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PEEK材料激光烧结机型的设计研究案例!

发表时间:2019-04-10 16:54:15

    在过去的2018年中,来自俄罗斯的莫斯科国立工业大学“斯坦金”和俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所(均是前苏联时代就已有地位的高校和研究机构。)就做了一些PEEK激光烧结工艺的研究,并做了一些尝试,发表在期刊《machines》,让小编带大家看看他们进展如何?

首先文章开始简单介绍了下,SLS技术和PEEK材料应用前景。

PEEK(聚醚醚酮)塑胶原料是芳香族结晶型热塑性高分子材料,其熔点为300℃以上,具有机械强度高、耐高温、耐冲击、阻燃、耐酸碱、耐水解、耐磨、耐疲劳、耐辐照及良好的电性能。这些在工业、军事、医疗、赛车运动都有很好的前景,而利用3D打印加工,一般slsFDM技术实现,从成型原理来说,SLS虽然成本较高,但是十分符合高端制造的要求,成型工艺局限也相对较小,是一种良好,且美德两国均走通的道路。再加之拓扑优化的轻量化设计,将在航天航空中,有效减少飞行器载荷,提高性能,是一种,俄罗斯迫切需要公关的技术。小编找一些图片大家感受下PEEK材料的卓越能力。

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之后他们分析模拟烧结PEEK材料主要强国的进程(美、德两国),并以德国一家SLS商业PEEK机型作为参照。他们指出由于软件限制,导致德国企业只能使用一种PEEK材料,这对于研究机构或用户来说,限制性是比较大的。他们这项研究也是旨在为俄罗斯和其他企业,探索出一条自主、开放的材料选择之路。根据目前现有的资金、和物料基础,并大致设想出一个概念草图。其主要结构如下:

 

  • 成型尺寸500X500X300mm

  • 能烧结多种PEEK材料

  • 预热的粉层加热到385度与精度±2

  • 氮气保护浓度99.8%

  • 精度±10µm

  • 仓体可以整体保持缓慢冷却

  • 激光烧结方式可以高斯变换、反向高斯变换等

  • 机身、振镜等部件要抗热要求。

通过几轮讨论和修改终于满足了最终设计和制造出了样机。

 

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解析:从这张3D设计装配图看出,虽然五脏俱全,但由于是原型机,电气保护和模块化概念,暂时没有得到加强,红圈画出的留出隔热层和隔热板,是为了保护其他电气部分。这点小编设想是否能填充汽车隔热棉等材料来压缩这些部件距离,从而减少空间上的浪费。

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解析:我们看到莫工大还是有一些,创新的点使用了伺服电机控制的螺纹丝杆来控制平台升降,取代一部分传统企业的皮带来控制平台升降的方式。这也是国内同类设备如TPM3dk8凯发的主流的选择。以及双侧刮刀铺粉方式来提升工作速度的效率。

 

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双侧刮刀来回往返减少打印工作行程,从而节省了时间,而且保养便宜。

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图为:光学工作部件的光路图原理和烧结方式

一些设备采购自目前主流成熟的产品。所以性能调教相对保守。80W的激光源、可提供高斯、Top-had、反向高斯三种烧结方式,这点为烧结晶相,提供多种选择。

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图为:除去保护壳的原型机正在安装和调试

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图为:原型机打印的PEEK测试零件

最终这些零件做了一些测试,性能如下:

研究者称虽然纸面上还是没有达到现有其他厂家的性能,这是由于目前研究者测试项目设备还不够齐全,但这次尝试成功证明了一些新结构的可靠性和多热场设置的可行性。为下一阶段的继续改进调试。提供了良好的测试平台。目前如20181月发布TPM3D的高温SLS激光烧结机型如S320HT,也突破了这些技术难关,基本可以满足上述设计要求。并已经初步制造出来自己的PEEK打印品,即将在2019TCT上发布。

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图为:国产TPM3D自研机型和材料打印的peek个性化零件

小编从这些也透露信息看出来,目前美、德、俄等国,多对PEEK3D打印未来进行积极的技术储备。结合目前国内的发展来说,我们国内的一些企业也紧跟这一趋势,有望在未来国际竞争中,占领一席之地。

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