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世界主要SLS成型材料 [复制链接]

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发表于 2017-9-14 17:38:04 |显示全部楼层

在众多的成型技术中,选择性激光烧结原料(Selective Laser Sintering-SLS)因为具有成型速度快、精度高、材料选择面广和适用于多种用途的特点,而得以迅速发展。选择性激光烧结(SLS)突出的优点:以粉末作为成型材料,所使用的成型材料十分广泛,从理论上讲,任何被激光加热后能够在粉粒间形成原子间连接的粉末材料都可以作为SLS的成型材料。

   目前,在SLS系统上已经成功的用**、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料进行了烧结。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能广泛,适合多种用途,所以SLS的应用越来越广泛。以下是主要SLS成型材料:

1、工程塑料(ABS)

    ABS与聚苯乙烯同属热塑性材料,其烧结成型性能与聚苯乙烯相近,只是烧结温度高20左右,但ABS成型件强度较高,所以在国内外被广泛用于快速制造原型及功能件。

2、聚苯乙烯(PS)

    聚苯乙烯受热后可熔化、粘结,冷却后可以固化成璎,而且该材料吸湿率小,收缩率也较小,其成型件浸树脂后可进一步提高强度,主要性能指标可达拉伸强度≥15MPa、弯曲强度≥33MPa、冲击强度>3MPa,可作为原型件或功能件使用,也可用做消失模铸造用母模生产金属铸件,但其缺点是必须采用高温燃烧法(>300)进行脱模处理,造成环境污染,因此,对于PS粉原料,针对铸造消失模的使用要求一般加入助分解助剂。

3、聚碳酸酯(PC)

对聚碳酸酯烧结成型的研究比较成熟,其成型件强度高、表面质量好,且脱模容易,主要用于制造熔模铸造航空、医疗、汽车工业的金属零件用的消失模以及制作各行业通用的塑料模。如DTM公司的DTM Polycarbanate。但聚碳酸酯价格比聚苯乙烯昂贵。国内北航对聚碳酸酯(PC)进行了研究,探讨其烧结工艺过程以提高成型件精度。

4、蜡粉

   传统的熔模精铸用蜡(烷烃蜡、脂肪酸蜡等),蜡模强度较低,难以满足精细、复杂结构铸件的要求,且成型精度差,所以DTM研制了低熔点高分子蜡的复合材料;

5、尼龙(PA)

   尼龙材料用SLS方法可被制成功能零件,目前商业化广泛使用的有4种成分的材料。

   1)标准的DTM尼龙(Standard Nylon),能被用来制作具有良好耐热性能和耐蚀性的模型;

   2)DTM精细尼龙(DuraForm GF),不仅具有与DTM尼龙相同的性能,还提高了制件的尺寸精度、降低表面粗糙度,能制造微小特征,适合概念型和测试型制造;

   3)DTM医用级的精细尼龙(Fine Nylon Medi—cal Grade),能通过高温蒸压被蒸汽消毒5个循环;

   4)原型复合材料(ProtoFormTM Composite)是DuraForm GF经玻璃强化的一种改性材料,与未被强化的DTM尼龙相比,它具有更好的加工性能,表面粗糙度Ra=4~51“m,尺寸公差O.25 mm,同时提高了耐热性和耐腐蚀性。

6、金属粉末

   采用金属粉末进行快速成型是激光快速成型由原型制造到快速直接制造的趋势,它叮以大大加快新产品的开发速度,具有广阔的应用前景。金属粉末的选区烧结方法中,常用的金属粉末有3种:

   1)金属粉末和有机粘结剂的混合体,按一定比例将2种粉末混合均匀,然后用激光束对混合粉末进行选择烧结,其混合方法包括2种:

   a.利用有机树脂包覆金属材料制得的覆膜金属粉末,这种粉末的制备工艺复杂,但烧结性能好,且所含有的树脂比例较小,更有利于后处理;

   b.金属与有机树脂的混合粉末,制备较简单,但烧结性能较差。

   2)两种金属粉末的混合体,其中一种熔点较低,起粘结剂的作用,高熔点材料的烧结成型类似于液相烧结,激光能量将复合组分中低熔点的成分熔化,形成的液相将固相浸润,冷却后低熔点液相凝固将高熔点组分粘结起来。

    3)单一的金属粉末,对单元系烧结,特别是高熔点的金属,在较短的时间内需要达到熔融温度,需要很大功率的激光器,直接金属烧结成形存在的最大问题是因组织结构多孔导致制件密度低、力学性能差。

7、覆膜陶瓷粉末

    选择性激光烧结陶瓷粉末是在陶瓷粉末中加入粘结剂,其覆膜粉末制备工艺与覆膜金属粉末类似,被包覆的陶瓷可以是Al2O3,ZrO2和SiC等,粘结剂的种类很多,有金属粘结剂和塑料粘结剂(包括树脂、聚乙烯蜡、有机玻璃等),也可以使用无机粘结剂。

8、覆膜砂

    覆膜砂采用热固性树脂如酚醛树脂加入锆砂、石英砂的方法制得,利用激光烧结方法,制得原型可直接用做铸造用砂型(芯)来制造金属零件,其中锆砂具有更好的铸造性能,尤其适用于具有复杂形状的有色合金铸造如镁、铝等合金的铸造。

9、纳米材料

对于纳米材料,由于其颗粒直径极其微小,比表面积很大。在不是很大的激光能量冲击作用下,纳米粉末就会发生飞溅,因而利用SLS方法对于单项纳米粉体材料的烧结成型比较困难。对于纳米材料激光烧结温度的控制,一般是对于聚合物纳米材料采用固相烧结的方法;对于陶瓷纳米材料的烧结采用液相烧结的方法;对于金属纳米材料由于其具有易燃、**炸,目前直接成型烧结研究的不是太多。

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发表于 2017-12-4 18:01:20 |显示全部楼层
不太全面,实际应用时对哪个对象哪个材料最适合不太明显。 谢谢
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