3D打印的局限性分析

2016-01-18 10:40

龙凰

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　　如同任何制造过程一样，各种技术都有其能力和局限性，包括粉末床选择性激光融化3D打印技术。

　　我们之前介绍了Delcam如何在设计初期就考虑增材制造特点并在设计的过程中避免增材制造的局限。

　　本期，我们将通过Reinshaw的最新案例来与您共同体验在增材制造过程中如何考虑关键的因素，包括建模的特征尺寸、表面光洁度、悬伸的特点，最大限度地减少支持，避免构件变形。

　　特征尺寸

　　在机械加工过程中，你可以通过自己选择的刀具来制造出你所能制造出的细节特征。刀具的大小决定了零件的孔和槽的最小尺寸。

　　在增材制造过程中，与关注刀具的大小类似的是我们需要关注激光光斑大小。激光点加热金属粉末，每个激光点创建了一个微型熔池，从粉末融化到冷却成为固体结构，光斑的大小以及功率带来的热量的大小决定了这个微型熔池的大小，从而影响着零件的微晶结构。

　　下面图像显示了激光能量加热的粉末颗粒，以及热量如何扩散到邻近的粉末。为了融化粉末，必须有充足的激光能量被转移到材料中，以熔化中心区的粉末，从而创建完全致密的部分，但同时热量的传导超出了激光光斑周长，影响到周围的粉末。

　　所以最小的制造尺寸一般比激光斑要大，超出激光点的烧结量取决于粉末的热导率和激光的能量。

　　像晶格结构，140μm的晶格结构可使用70μm的激光点来制造，对应的墙的厚度可达到200μM。

　　集中的激光束强烈熔化金属粉末，当激光后的区域温度下降，由于热传导的作用，微型熔池周围出现软化但不液化的粉粒。

　　这些部分烧结的颗粒有的被熔化金属吸附，并成为牢固地附着在组件表面的颗粒。其他不那么接近热源的颗粒则仍与其他未被烧结的粉末留在粉末床上。这种点点融化的加工方式带来零件的特征纹理表面。由于层层铺粉，在下一层的激光融化处理过程中，仍会有一些热量传导到下面的层，从而将烧结不完全的颗粒又重新融化。这种渐进的熔化和冷却的层相互发生作用，并在组件表面创建我们所熟悉的增材制造零件所特有的纹理。

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