[發明專利]一種塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法

有效

• 申請號: 201711177796.8
• 申請日: 2017-11-23
• 公開（公告）號: CN108044930B
• 公開（公告）日: 2020-02-21
• 發明（設計）人: 李文權
• 申請（專利權）人: 上海漢信模具制造有限公司
• 主分類號: B29C64/135
• 分類號: B29C64/135;B33Y10/00
• 代理公司: 中山市科創專利代理有限公司 44211
• 代理人: 尹文濤;王前明

本發明公開了一種塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其技術方案的要點是包括有如下步驟：加粉、刮粉、一次加熱、選域二次加熱、激光燒結、下降一層高度然后重復上述步驟，增材制造系統停止塑膠粉末的全部加熱，成型缸溫度下降，燒結熔融的塑膠粉末冷卻固化后塑膠產品即成型。本發明克服了現有激光燒結塑膠粉末成型過程當中塑膠粉末降解或過度交聯的技術缺陷，防止成型缸內燒結成產品以外的塑膠粉末因高溫引起的物理性能下降，避免其遭廢棄或避免添加高比例新粉才可以循環使用，從而大幅度降低燒結塑膠產品的塑膠粉末成本。

【技術領域】

本發明涉及一種隨形階梯溫度床的激光燒結塑膠粉末增材制造方法。

【背景技術】

現有激光燒結塑膠粉末增材制造工藝流程：在三維打印數據處理系統下把塑膠產品三維數字模型切片并且生成激光掃描路徑文件，然后導入激光燒結增材制造系統，成型缸內工作平臺下降一層，刮板運動在工作平臺上面均勻鋪一層粉，系統啟動加熱元件，把工作平臺上全部的塑膠粉末統一加熱到接近熔點的溫度，然后通過激光掃描照射需要燒結的區域，從而達到該區域塑膠粉末熔融并與前一層燒結在一起，如圖1所示，a4為現有技術需要高溫加熱到塑膠粉末熔點臨界溫度T2的區域，a5為現有技術的激光燒結區域。整個過程為防止零件變形，工作缸體內塑膠粉末保溫于低于T2但是有利于激光燒結完成的溫度。

這部分經過逐層激光照射燒結的塑膠粉末熔融后冷卻固化成塑膠產品，而沒有被激光照射熔融的塑膠粉末由于被加熱至臨近熔點溫度T2并且在成型缸保溫多個小時而發生熱降解和過度交聯作用，導致塑膠粉體物理性能發生不可逆變化或者性能變壞，如直接用作燒結塑膠產品其物理力學性能將變壞，故該部分塑膠粉末(如PEAK，PEEK塑膠粉體等)只能作報廢處理，或個別種類塑膠粉(如PA，PE,PS，PP，PBT,TPU塑膠粉體等)可通過混合20％-90％比例的純新塑膠粉末才得以循環使用。這個過程通常只有5-15％的塑膠粉末能夠制成塑膠產品，令激光燒結增材制造塑膠產品的成本高昂，難以應用于大批量增材制造塑膠零件，一直以來無法普及。

本發明就是基于這種情況作出的。

【發明內容】

本發明是一種通過創新性的隨形階梯溫度床加熱塑膠粉體，大幅度降低塑膠粉末使用成本的新型激光燒結塑膠粉末增材制造方法。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種塑膠粉末隨形階梯溫度床的增材制造方法，其特征在于包括有如下步驟：

A.把塑膠產品的三維數模在特定軟件下面切片并且生成擴展選定區域a2和燒結區域a3的激光掃描路徑的文件，然后把文件導入激光燒結增材制造系統；

B.加粉：將燒結用的塑膠粉末加入由鋪粉裝置組成的粉槽中；

C.刮粉：粉槽內添加了塑膠粉末的刮刀在工作平臺上移動，將粉槽內的塑膠粉末通過刮刀均勻鋪灑在工作平臺上；

D.一次加熱：把工作平臺上的塑膠粉末加熱通過紅外輻射加熱到粉體物理性能不變壞的溫度T1；

E.選域二次加熱：在加熱到T1溫度的區域a1上，根據燒結區域a3的形狀、位置和面積，通過計算機計算得出擴展選定區域a2，并且啟動加熱裝置對a2區域塑膠粉末二次加熱至粉體熔點臨界溫度T2；

F.激光燒結：使用聚焦的激光光束在燒結區域a3掃描照射，使燒結區域a3的塑膠粉末溫度達到熔融溫度T3；

G.工作臺下降一層的厚度，重復步驟B至F直至激光對產品的a2和a3全部逐層照射完畢，激光光束對下一層燒結區域a3塑膠粉末掃描照射后，該區域粉末達到T3溫度后熔融并冷卻固化后與上一層燒結區域a3燒結在一起；

H.增材制造系統停止塑膠粉末的全部加熱，成型缸溫度下降，燒結熔融的塑膠粉末冷卻固化后塑膠產品即成型；