研究粉末激光烧结成型设备的单位有美国的DTM公司、3D Systems公司,德国的EOS公司以及国内的华中科技大学、北京隆源公司及中北大学等。
1986年,美国Texas大学的研究生C.Deckard提出了选择性激光烧结(SLS)的思想,稍后组建了DTM公司,于1992年推出SLS成型机。DTM公司于1992年、1996年和1999年先后推出了Sinterstation2000、2500和2500Plus机型。Sinterstation2500和Sinterstation2500 Plus机型如图4-29和图4-30所示。其中2500Plus机型的成型体积比过去增加了10%,同时通过对加热系统的优化,减少了辅助时间,提高了成型速度。
图4-29 DTM公司的Sinterstation2500机型
图4-30 DTM公司的Sinterstation2500 Plus机型
德国EOS公司基于SLS原理开发了用于塑料粉末烧结成型的系列设备,型号分别为FORMIGA P110、EOSINT P395、EOSINT P760、EOSINT P800,以及用于烧结覆膜砂的EOSINT S750。图4-31与图4-32是FORMIGA P110机型和EOSINT P800机型。图4-33为EOS公司的EOSINT S750机型。图4-34为EOS公司SLS设备制作的塑料粉末烧结制品。图4-35为EOS公司SLS设备制作的覆膜砂型及其铸件。
3D Systems公司在以SLA设备占据绝对优势的同时,近年来也推出了基于SLS的增材成型设备,其型号有sPro140、sPro230、sPro60HD、sPro60SD等。其机型如图4-36所示。
图4-31 EOS公司的FORMIGA P110机型
图4-32 EOS公司的EOSINT P800机型
图4-33 EOS公司的EOSINT S750
图4-34 EOS公司SLS设备制作的塑料粉末烧结制品
图4-35 EOS公司SLS设备制作的覆膜砂型及其铸件
图4-36 3D Systems公司的sPro机型(www.xing528.com)
华中科技大学的HRPS—Ⅲ激光粉末烧结系统(见图4-37)在选择性激光烧结成型(SLS)技术方面有着自己先进的特点:
(1)硬件方面 扫描系统采用国际著名公司的振镜式动态聚焦系统,具有高速度(最大扫描速度为4m/s)和高精度(激光定位精度小于50μm)的特点;激光器采用美国CO2激光器,具有稳定性好、可靠性高、模式好、寿命长、功率稳定、可更换气体、性价比高等特点,并配以全封闭恒温水循环冷却系统;新型送粉系统(专利)可使烧结辅助时间大大减少;排烟除尘系统能及时充分地排除烟尘,防止烟尘对烧结过程和工作环境的影响;全封闭式的工作腔结构,可防止粉尘和高温对设备关键元器件的影响。
图4-37 HRPS—ШA激光粉末烧结成型机
(2)软件方面 自主开发的功能强大的HRPS’2002软件,具有易于操作的友好图形用户界面,开放式的模块化结构,国际标准输入输出接口,具有以下功能:
1)切片模块:具有HRPS—STL(基于STL文件)和HRPS—PDSLice(基于直接切片文件,由用户选用)两种模块。
2)数据处理:具有STL文件识别及重新编码、容错及数据过滤切片、STL文件可视化、原型制作实时动态仿真等功能。
3)工艺规划:具有多种材料烧结工艺模块(包括烧结参数、扫描方式和成型方向等)。
4)安全监控:设备和烧结过程故障自诊断,故障自动停机保护。
北京隆源自动成型系统有限公司多年来一直致力于粉末激光烧结设备的研发,早在1994年便在国内率先推出国内首台SLS设备AFS—360。2005年推出AFS—500机型(见图4-38)。2008年推出AFS—700机型,该机型是当时成型尺寸最大的SLS机型。2010年该公司成功开发专门面向铸造砂型制造的LaserCore5300机型,最新推出的机型为LaserCore7000(见图4-39)。AFS设备制作的砂型铸造模具及其铸件如图4-40所示。
图4-38 北京隆源AFS—500机型
图4-39 北京隆源LaserCore7000机型
图4-40 AFS机型制作的砂型铸造模具及其铸件
表4-5为国内外部分粉末激光烧结(SLS)成型设备的主要参数。
表4-5 国内外部分粉末激光烧结(SLS)成型设备的主要参数 (单位:mm)
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