模块四 SLM工艺3D打印设备操作与维护-【鹑首文化】3D打印设备操作与维护配套电子课件PPT

SLM工艺3D打印设备操作与维护 PART 04 模块四　 SLM工艺3D打印设备操作与维护 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 任务三　掌握SLM工艺3D打印设备的操作方法 任务四　掌握SLM工艺3D打印设备的维护方法 任务一　 了解SLM工艺3D打印设备的构成 任务一　 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 一、SLM工艺3D打印设备的基本工作原理 SLM（selective laser melting），即激光选区熔化成形。SLM工艺3D打印设备采用的是激光选区熔化成形技术，使用大功率光纤激光器为热源，以金属粉末为打印材料。其基本工作原理如图4-1-1所示。 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 二、SLM工艺3D打印设备的传动结构 如图4-1-2所示的RC300型SLM工艺3D打印设备的传动结构主要包括三个部分。 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 1．粉末刮平传动系统（见图4-1-3） 粉末刮平传动系统主要组件为刮刀和线性驱动器，线性驱动器用于确保刮刀在水平方向往复移动。为保证打印产品的质量，要求粉末刮平传动系统具有较高的直线度。 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 2．工作台升降传动系统 工作台载体在垂直方向通过升降系统移动，主要组件为工作台载体和线性驱动器。为保证打印产品的尺寸精度，要求工作台升降传动系统具有较高的直线度和重复定位精度。 3．粉末供应传动系统 现有的大部分SLM工艺3D打印设备，粉末供应传动系统与工作台升降传动系统类似，粉末载体在垂直方向通过升降系统移动。 任务一　了解SLM工艺3D打印设备的构成 三、SLM工艺3D打印设备的控制系统 SLM工艺3D打印设备的控制系统主要包括激光扫描控制系统、刮平运动控制系统、工作台升降控制系统、粉末供应控制系统、循环风路控制系统、气体保护控制系统和质量控制系统等。通过多系统集成控制，实现设备高效、可靠、智能运转。 思考与练习 简述SLM工艺3D打印设备的基本工作原理。 任务一　 认识SLM工艺 3D打印设备的激光器及保护气体 任务二　 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 一、SLM工艺3D打印设备用激光器及其特点 SLM工艺3D打印中，需要使用高能激光对金属粉末进行熔化，激光器作为熔化金属粉末的高能量密度热源，是激光立体成形系统的核心部分，其性能直接影响成形效果。常见的激光器有YAG激光器、CO2激光器和光纤激光器，SLM工艺3D打印设备主要采用光纤激光器（见图4-2-1）。 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 光纤激光器的主要特点如下： 1．光束质量好 光纤的波导结构决定光纤激光器易于获得单横模输出，且受外界因素影响很小，能够实现高亮度的激光输出。 2．效率高 光纤激光器选择发射波长和掺杂稀土元素吸收特性相匹配的半导体激光器为泵浦源，可以实现很高的转化效率。商业化光纤激光器的总体电光转换效率高达25%，有利于降低成本，节能环保。 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 3．散热特性好 光纤激光器采用细长的掺杂稀土元素光纤作为激光增益介质，其表面积和体积比非常大，约为固体块状激光器的1 000倍，在散热能力方面具有天然优势。中低功率情况下无需对光纤进行特殊冷却，高功率情况下采用水冷散热，可以有效避免固体激光器中常见的由热效应引起的光束质量下降和效率下降问题。 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 4．结构紧凑，可靠性高 由于光纤激光器采用细小而柔软的光纤作为激光增益介质，有利于压缩体积、节约成本。泵浦源也采用体积小、易于模块化的半导体激光器，商业化产品一般可带尾纤输出，加上光纤布拉格光栅等光纤化的器件，只要将这些器件相互熔接即可实现全光纤化，对环境扰动免疫能力强，具有很高的稳定性，可节省维护时间和费用。 光纤激光器具有效率高、寿命长、维护成本低等优点，非常适合于SLM工艺3D打印。光纤激光器能够将光斑直径聚焦到20~50 μm，功率密度超过1×106 W/cm2，几乎能使所有的金属材料瞬间熔化。 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 二、SLM工艺3D打印设备的气体保护系统 1．气体保护系统的作用 金属材料在高温下极易与空气中的氧气发生反应，氧化物对成形质量有非常大的负面影响，会使材料湿润性大大下降，降低层间、熔道间的冶金结合能力。此外，液态金属在氧气的作用下，其表面张力急剧下降，容易成球，严重影响成形。为减少打印过程中氧化对产品力学性能造成的不利影响，SLM工艺3D打印设备要求配备气体保护系统。 任务二　认识SLM工艺3D打印设备的激光器及保护气体 2．保护气体类型 SLM工艺3D打印设备使用的保