介绍:这是一个原型系统设计与激光切割机来创建一个接口与激光实验平台整合的过程,重点是用激光来熔化金属。
OpenSLS是一个平台,探索选择性激光烧结的过程和功能原型SLS 3 d打印机,能够制造模型通过各种各样的材料。这套系统设计是基于约旦米勒博士的实验室microphysiological系统和先进材料。这个项目的独特之处在于,它占有了现有的,负担得起的激光硬件,即激光切割机,用作SLS的过程。这改变了自然的挑战从一个采购(即,在哪里可以找到一个足够强大的激光和光学)的集成、模块化的硬件设计,和材料的发展。openSLS硬件设计是dropin粉末管理模块,它的唯一目的是同步层。
在打算制作之前你需要有如下安全常识: 因为SLS本质上是一种高能过程涉及一个强大的无形的激光,数控设备,和有害物质,它不应该被当作extrusion-based越熟悉机器。这是一个非常危险的过程。如果你决定去探索这一技术,请保证极端谨慎:持久的人身伤害的潜力是真实的和无所不在的,应该严肃对待。
- 激光的危害 激光在激光切割机使用非常强大——成千上万倍的口袋激光指针,已经超过了眼睛防护警示标签。这是另一个需要注意的激光安全。你的眼睛不再是唯一的风险。除了激光辐射的危险,排放的气体管激光是由高压电源电压超过30千伏。应该非常小心当工作在激光切割机电子为高电压供应充电一段时间后的激光切割机。
- 材料的危害 粉末状材料通常是非常易燃或易爆的,另外还有严重的呼吸系统风险;应该非常小心处理粉状材料。静态的冲击在某些情况下有足够的能量点燃浑浊的空气,引起爆炸。此外,这个第一个原型并不合并powder-laser接口的惰性气体屏蔽,这对于一些材料,可能是非常危险的,特别是如果任何粉变成了空气。
过程概述
激光添加剂制造技术有点不同于更熟悉melt-extrusion技术。主要关心的是使用原料粉的flexibiity。许多non-thermodecomposing材料兼容激光弯曲成形过程的可能性。SLS经常广泛使用这个词来形容激光弯曲成形的过程。有时是区别于选择性laser-melting(SLM)因为有明显区别两种固化的方法。Laser-melting涉及完全融化粉状材料液化,从而导致fully-dense部分。激光烧结依靠很高的热梯度液化(虽然不是在所有情况下)粉末粒子的表面,互相结合,但是属于离开小粉末粒子之间空隙的结合机制,这种区别是重要的,但在术语方面,激光烧结和laser-melting经常有些互换使用。
力学原理
激光烧结的过程开始于一个非常简单的系统:激光注入能量粒子的质量。然而,许多因素影响激光能量吸收:粒子的形状,尺寸,包装密度和配置,材料吸收,反射率并传播,大气,能量密度,梁剖面和光斑直径的一些主要因素。粉末颗粒形状如何影响表现在宏观尺度:球形颗粒流很容易对彼此和集体产生粉末,像液体一样流动。更多的是产生瞬态粒子,但稳定的结构和更多的交错,停止在宏观尺度。根据它的形式的复杂性除了影响传热通过静态粉、颗粒大小、形状和分布的影响如何转移到粉末粒子激光能量。粉床的表面可以看作是多孔粒子之间有很多空隙,使颗粒在床上一个或两个层的激光。这吸收拓扑变化:固体材料,激光能量被吸收的二维表面样本。这里,激光穿透更深的材料,颗粒的反射和吸收超越表层(Simchi,2006)。现在我们可以开始考虑时间对系统的影响。随着激光热粒子在三维剖面,粒子的表面开始融化,增加了接触表面之间单个粒子,对laser-melting而言,有一个完整的相变从固体到液体,衍生出的最困难的挑战之一,在激光烧结/融化过程:“成球效果,”描述了材料珠成粉的趋势被激光束加热后小球体。这是表面张力的结果发展和锻炼塑造力量在物质液化的分割效果,非常类似于一个单一的水流经过瀑布——张力分布在其圆柱表面是不均匀的,空间说:表面张力创建一个紧缩的力量,由于自然流的形状差异,导致变细,导致下降的形成。假设他们的球形或近球形的形状,因为它是物理系统的能量最低的形状:
硬件
开源激光烧结技术的进展受阻于缺乏负担得起的,高功率激光源和光学链。激光切割机在黑客空间越来越容易得到,这使得成本正在迅速下降。通过使用现有的高精度龙门结构和相关的光学、激光源,电源,进入这项技术最重要的障碍可以解除。OpenSLS是一个相对简单的粉体处理模块,加入到一个激光切割机来创建一个激光烧结研究的平台。粉体模块设计主要由激光切割部分允许制造的激光切割机的功能增强。3 d打印部分也广泛使用和几乎所有其他硬件可以来自麦克马斯特。多个模块可以安装到一个激光切割机。
粉模块
R1硬件
R1粉模块包括两个活塞相同的维度,每一个都由螺杆不同的转动。主体活塞是由一个M12x3.0 Acme螺钉和打印活塞是由M8x1.25螺纹钢棍的结合。球的差异是为了让两个活塞同样的电机驱动控制通道在direction-reversed平行配置中,不同距离的同时在相反的方向移动。然而,活塞之间的“转移比率”实际上是相当依赖于材料,在某种程度上,物体的几何印花。R1粉经销商第一次使用一个cable-driven反向旋转阳极电镀铝杆传播期间印粉层分布。张拉尼龙单丝缠绕在静态滑轮与经销商杆的两端执行期间,这是通过皮带驱动套管两端的铝杆。这允许一个学位的驱动效应做两个运动。后来的实验表明,一个更简单的粉经销商perfromed比反向旋转。一个不锈钢实验室在蜡和尼龙上提供更好的结果。而粉经销商使用两个步进电机(专为缺乏适合GT2的正时皮带),这些也可以并行驱动再次减少机械渠道的数量需要控制系统。
R2的硬件
R2的硬件包含从与R1的模块。 第二次修订的与硬件机械问题相关的激光烧结过程和可用性考虑具有以下特点: 铝建设室兼容硅胶加热垫 惰性气体体积建立屏蔽通过穿孔板 Level-able构建板 流化床部分提取 模块化和适应性强的经销商体系 集成电子和电源 内部粉捕获和存储 线性运动硬件更好的隔离粉末形式 可调粉经销商叶片 适当限制分配系统在线性rails实施层高度 一体化支架保护粉模块激光切割机框架 模块化施工方便的清洁粉管道和打印活塞
激光切割机是通过SeeMeCNC采购的。它是一个不知名的中国进口系统80 w管,一个600 mm x 900 mm的工作信封,令人惊讶的是附带的软件能力。使用步进电机的任何激光切割机(这是他们中的大多数)应该兼容这里使用的电子设备堆栈。激光功率 80瓦和40瓦管都进行了测试与OpenSLS粉模块使用。两管仅排放高于阈值电流水平,创建一个公司下界的力量水平,可以探索。最低达到2.4瓦特在80年瓦特管和大约100毫瓦40瓦管。我们可以看到下面的情节激光功率与脉宽调制控制信号值,根据功率范围线性变化。管都表现出高可变性在高输出,尽管80 w管区分电力本身.....
更多的小编就不继续翻译了,实在是英语水平有限,请跳转点击到 原文继续学习。
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