【摘要】：針對選擇性激光燒結(SLS)成型工藝參數(shù)優(yōu)化實驗中存在的實驗成本高、適用性差、耗時長等問題,本文從SLS成型工藝原理出發(fā),利用有限元分析軟件對SLS聚苯乙烯(PS)及其復合材料的相關成型工藝參數(shù)范圍進行了一定的分析預測。首先,在SLS工藝成型過程及成型原理的基礎上,基于三維傳熱模型,利用有限元分析軟件ANSYS建立了SLS成型工藝參數(shù)仿真分析預測模型,根據(jù)仿真模型和燒結實驗的需要對PS、PS/CF以及PS/PE粉末材料的相關物性參數(shù)進行了測定。其次,全面分析了各成型工藝參數(shù)對成型質量的影響,以成型件的彎曲強度和成型精度作為衡量指標,激光功率和掃描間距作為仿真分析預測對象,以PS選區(qū)激光燒結成型工藝為研究對象,使用ANSYS仿真軟件對在激光作用下粉體內部的溫度場分布作出仿真分析,根據(jù)SLS工藝成型質量滿足要求時所對應的溫度場分布要求,反推預測得出PS粉末SLS的成型激光功率和掃描間距值的合理范圍,并通過燒結實驗對其的有效性進行了驗證分析。最后,采用仿真分析預測的方法對PS/CF和PS/PE復合材料SLS成型激光功率和掃描間距的合理范圍作出預測分析,并進行相應燒結驗證實驗,以檢驗該方法在改性PS復合材料中的普適性;采用通過仿真分析預測手段得出的PS粉末SLS成型的激光功率和掃描間距合理值,根據(jù)熔模精密鑄造工藝的具體要求進行大尺寸的鑄造原型燒結實驗,以驗證SLS成型工藝參數(shù)仿真分析預測結果與實際工業(yè)應用值之間的吻合性。本文為SLS工藝參數(shù)預測提供了一種新思路和新方法,對PS及其復合材料在SLS領域中的工業(yè)化應用具有一定的參考價值。
【圖文】：

1 緒論幾種常見的 3D 打印工藝中，SLS 成型工藝雖然在成型精度方面較有差距，但是其可用材料種類多、來源廣，如眾多的高分子有機點金屬、陶瓷以及其它可熔性粉末材料等；使用材料較其他工藝成型中較低的激光功率就能滿足打印需要，因而該工藝具有更低印效率和較大的成型尺寸，在工業(yè)生產方面的應用具有更加廣泛粉末與成形件之間互為支撐，減少了因額外添加支撐而帶來的材生產成本；該工藝還具有較大的加工制造柔性，適合更多領域的 工藝在某些精度要求不高但是形狀結構復雜的零部件制作中具有速熔模鑄造領域中鑄造原型的制作[8]。速成型工藝作為 3D 打印技術的一種，其基本成型原理為：基于“，根據(jù)三維數(shù)據(jù)模型的分層截面信息，高能激光束在計算機的控可熔性粉末材料，實現(xiàn)粉末材料在 X-Y 平面內有選擇的熔融固化累加直至模型打印完成，進而實現(xiàn)三維模型的打印制作；具體原

圖 1.2 產生破裂的 PS 成形件 研究意義階段，為了改善在 SLS 工藝中 PS 及其復合材料的成型質量，常從成型材料組工藝參數(shù)兩方面出發(fā)進行優(yōu)化研究。不同組分的成型材料具有不同的最佳成型，，而得出一組最佳成型工藝參數(shù)需進行一系列的配比實驗、單因素實驗、正交差或方差分析、整體平衡整體優(yōu)化等，其基本流程如圖 1.3 所示；同時又因為S 工藝成型質量的因素眾多（如激光掃描方式、預熱溫度、掃描速度、激光功率距等），因此得到一組最佳成型工藝參數(shù)的實驗過程繁瑣，實驗量極大，不利藝在工業(yè)生產中的應用與推廣，嚴重限制了 PS 及其復合粉末材料在 SLS 領域。PS粉輔助材料配比實驗 單因素實驗 正交試驗 極差分析激光功率預熱溫度
【學位授予單位】：西安科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TB383.3;TP391.73

【參考文獻】

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本文編號：2641106