PS/ABS复合粉末选择性激光烧结工艺参数的实验研究

针对选择性激光烧结件力学性能和尺寸精度差的问题,通过机械混合法制备了聚苯乙烯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料(PS/ABS)的复合粉末。在预热温度85℃、8层网格支撑等条件下,采用单因素实验法研究激光功率、扫描速度、扫描间距和单层厚度对烧结件强度和相对误差的变化规律,并用正交试验对工艺参数进行优化。结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增加而提高,随扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而降低。Z向尺寸相对误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距和单层厚度的增加而减小;由极差分析可知,激光功率对PS/ABS烧结件弯曲强度和Z向尺寸相对误差的影响最大;最优的工艺参数组合为:激光功率30 W、扫描速度1 200 mm/s、扫描间距0.32 mm和单层厚度0.26 mm,此时烧结件的弯曲强度为7.85 MPa,Z向尺寸相对误差为1.30%。     

选择性激光烧结聚苯乙烯/玻璃纤维制件的工艺研究

将聚苯乙烯(PS)粉与玻璃纤维(GF)粉通过机械混合制备复合粉料,利用选择性激光烧结技术制备了PS/GF烧结制件,在激光功率25 W、预热温度75℃下研究了扫描速度、单层厚度和扫描间距对PS/GF制件弯曲强度和Z向尺寸的影响,并对工艺参数进行了正交优化。结果表明,在实验取值范围内,随上述3种工艺参数值的增大,制件弯曲强度呈降低趋势,而Z向尺寸相对误差由正值逐渐向负值发展。正交试验结果表明,扫描速度对制件的弯曲强度和尺寸精度影响最大,扫描间距影响次之,单层厚度影响最小;确定了扫描速度1 200 mm/s、单层厚度0.25 mm、扫描间距0.28 mm为最佳工艺参数,此时制件弯曲强度为10.41 MPa,Z向尺寸相对误差为2.35%,基本满足制件的应用要求。     

GF/碳酸钙复合改性PS选择性激光烧结实验

针对选择性激光烧结工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件强度不足的缺点,通过添加玻璃纤维(GF)粉末和碳酸钙粉末制备PS/GF/CaCO_3复合粉末来提高烧结件强度。采用单因素实验法、弯曲强度测试和扫描电子显微镜分析探索了PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的不同工艺参数范围,研究了不同工艺参数对烧结件弯曲强度的影响。结果表明,分层厚度在0.18~0.22 mm范围内,扫描间距在0.25~0.29 mm范围内,扫描速度在1 500~1 800 mm/s内可以确保PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型;分层厚度为0.18 mm,扫描间距为0.25 mm,扫描速度为1 500 mm/s时,PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件弯曲强度最高,可达10.94 MPa;在PS/GF/CaCO_3复合粉末烧结件成型的工艺参数范围内,随着分层厚度、扫描间距、扫描速度的增大,弯曲强度降低。     

选区激光烧结工艺参数对PS/PE混合粉末成型精度的影响

为了改善聚苯乙烯(PS)选区激光烧结的成型质量,采用机械混合的方式制备了PS/聚乙烯(PE)混合粉末材料。在激光功率30 W,分层厚度0.25 mm,扫描方式XYSTA等因素不变的条件下,分别研究了扫描速度、预热温度和扫描间距对PS/PE烧结件X、Y、Z向尺寸精度的影响及规律,根据综合平衡法原则通过正交试验和极差分析优选出了最佳的工艺参数组合。结果表明,就PS/PE混合粉末烧结件X向精度而言,扫描速度对其影响最大,预热温度最小;就PS/PE混合粉末烧结件Y向精度而言,预热温度对其影响最大,扫描间距最小;就PS/PE混合粉末烧结件Z向精度而言,扫描速度对其影响最大,预热温度最小;最佳工艺参数组合为:扫描速度1 600 mm/s,预热温度80℃,扫描间距0.31 mm;此时烧结件X、Y、Z向尺寸相对偏差绝对值仅为1.28%、1.32%、1.45%。     

工艺参数对PS/CF混合粉末SLS烧结件尺寸精度的影响

以机械混合的方式制备了聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)混合粉末材料。在环境温度25℃、扫描间距0.30 mm和扫描方式XYSTA等条件下,采用选区激光烧结(SLS)工艺,通过单因素试验法分别研究了预热温度、激光功率、扫描速度及分层厚度对PS/CF混合粉末烧结件尺寸精度的影响及规律;根据综合平衡法原则通过正交试验和极差分析确定了烧结件尺寸精度的最佳工艺参数组合。结果表明,激光功率对PS/CF烧结件X向尺寸精度的影响最大,预热温度对其影响最小;扫描速度对Y向尺寸精度的影响最大,分层厚度对其影响最小;分层厚度对Z向尺寸精度的影响最大,预热温度对其影响最小。最佳工艺参数组合为:预热温度85℃,扫描速度1 800 mm/s,激光功率30 W,分层厚度0.22 mm,此时PS/CF烧结件与同种工艺参数下的纯PS烧结件相比,X向、Y向和Z向的尺寸精度分别提高18.44%,30%和40.84%。     

工艺参数对聚苯乙烯/碳纤维SLS烧结件精度及致密度的影响

通过选区激光烧结技术对聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末材料进行烧结实验,研究了工艺参数对PS/CF烧结件致密度和微观组织的影响及规律。结果表明,在烧结过程中烧结件致密度随着预热温度和激光功率的增大而不断提高;随着扫描速度和分层厚度增大而减小。在保证成型精度的前提下,最佳的工艺参数组合为:预热温度85℃,激光功率30 W,扫描速度1 800 mm/s,分层厚度0.20 mm;此时烧结件Z向尺寸偏差仅为1.55%,致密度可达72.35%。通过SEM微观分析可以看到,随着PS/CF复合材料烧结件致密度的提高,PS熔化程度越高,烧结件内部PS与CF融合得越充分,浸入PS中的CF含量越高。     

选择性激光烧结聚酰胺12/聚苯乙烯制件质量研究

首先利用DSC分别分析了聚酰胺12(PA12)和聚苯乙烯(PS)的热性能,然后将PA12及PS粉末按不同比例混合,再采用选择性激光烧结技术(SLS)制成PA12/PS制件,研究了PA12与PS的配比对制件尺寸精度、弯曲强度、拉伸强度和微观形貌的影响。结果表明:PA12的熔融温度约为180℃,PS的玻璃化转变温度约为110℃;制件的X向尺寸精度最高,Y向次之,Z向最低;当PS含量为40%时,PA12/PS制件的尺寸稳定性最好;当PS含量为20%时,PA12/PS制件的弯曲强度和拉伸强度比PA12制件分别提高了7.99%和11.42%,且各方向上的尺寸精度均比PA12制件有所改善。     

选择性激光烧结成型尼龙6的拉伸性能研究

通过单因素试验、正交试验和方差分析研究了选择性激光烧结(SLS)尼龙6(PA6)的成型工艺参数对其成型件拉伸性能的影响及规律.结果 表明:对于SLS成型PA6的拉伸力学性能而言,在体堆积方向(Z向)上激光功率对其影响程度最大,扫描速度和分层厚度次之,预热温度最小;而在面堆积方向(XY向)上激光功率对其影响程度最大,分层...     

碳酸钙改性聚苯乙烯的初步选择性激光烧结实验

针对选择性激光烧结(SLS)成型的高分子粉末烧结件尺寸精度差、强度低的问题,以聚苯乙烯(PS)为基体粉末,探讨了不同扫描速度下铝酸酯偶联剂处理前后的碳酸钙对PS粉末烧结性能的影响。结果表明,随扫描速度的增加,烧结件的尺寸精度提高、弯曲强度降低;未经处理的碳酸钙对PS烧结件的尺寸精度没有影响,反而降低了弯曲强度;经铝酸酯处理的碳酸钙在一定程度上提高了PS烧结件的尺寸精度和弯曲强度,当扫描速度为1 500 mm/s时,添加质量分数为2%的经铝酸酯处理的碳酸钙,PS烧结件的Z向高度相对误差为4.25%,较纯PS烧结件减少了48.5%,弯曲强度达到6.32 MPa,比纯PS烧结件提高了18.4%,但当扫描速度提高到1 800,2 000 mm/s时,两者之间的弯曲强度差异变小。     

尼龙6的选择性激光烧结成型工艺实验研究

使用尼龙6(PA6)粉末材料进行选择性激光烧结(SLS)成型实验,以成型件的成型精度和表面粗糙度作为衡量指标,通过控制变量法、正交试验以及极差分析研究了预热温度、激光功率和扫描速度对其成型质量的影响。结果表明,PA6粉末材料SLS成型件的X向和Y向尺寸精度以及侧面表面粗糙度并不会明显受到相关工艺参数的影响,其均存在于-1.26%^-0.99%和-1.96%^-1.29%以及16.91~19.87μm范围内;以成型件的成型精度和上表面粗糙度作为衡量指标,PA6粉末材料SLS成型的最优工艺参数组合为:预热温度115℃,激光功率35 W和扫描速度1800 mm/s;在最优条件下进行烧结验证实验,得出成型件的X向、Y向和Z向的成型尺寸精度分别为-1.13%、-1.48%和0.75%;上表面及侧面的粗糙度分别为14.6和18.55μm。     

Optimizing the mechanical properties of TiO2/PA12 nano-composites fabricated by SLS 3D printing

In this paper, the selective laser sintering process was used to fabricate the TiO₂/PA12 nano-composite parts by considering the parameters of laser power, scanning speed, and TiO₂ content. The response surface methodology was used to improve the mechanical properties of TiO₂/PA12 nano-composite parts. The fracture surface characteristics of the specimens were examined using the scanning and transmission electron microscopy. The results indicated that the increase in laser power from 10 to 15 W improved the tensile strength, modulus, and impact strength of the nano-composite parts because of the fine dispersion of TiO₂ nano-particles. An increase in the scanning speed from 2000 to 3000 mm/s resulted in the reduction of tensile strength and modulus due to lower heat input and consequently incomplete densification of polyamide-12. In addition, the increase of TiO₂ content up to 5 wt% can improve the tensile strength, modulus, and impact strength, but requires increasing the laser power. However, the mechanical properties of the nano-composite parts were enhanced simultaneously at laser power of 12.4 W, scanning speed of 2000 mm/s and TiO₂ content of 1.9 wt%. Moreover, the addition of TiO₂ up to 5 wt% showed a slight influence on thermal stability and crystallinity of the sintered specimens.     

PS/化学气相沉积CF选区激光烧结多指标正交试验参数的优化

针对选择性激光烧结(SLS)工艺中聚苯乙烯(PS)粉末烧结件精度不高且强度不能满足实际需求的问题,将经过化学气相沉积法处理的碳纤维(CF)粉末、PS粉末、分散剂和抗静电剂进行机械混合,制备了PS/气相沉积CF复合粉末。以Z向尺寸相对误差、致密度和弯曲强度为实验指标,先采用极差分析法进行单个指标的优化,再利用综合平衡法对多指标正交试验进行整体参数优化分析。结果表明:复合粉末粒度主要分布在30.63~142.00μm;对于PS粉末烧结件,化学气相沉积CF粉末比普通的CF粉末具有更好的改善尺寸精度、填充和增强的效果;烧结件的最佳工艺参数组合为:预热温度为80℃,激光功率为27 W,扫描速度为1 800 mm/s和扫描间距为0.30 mm。此时烧结件的Z向尺寸相对误差为5.47%,致密度为0.626 g/cm3,弯曲强度为10.68 MPa。相比于纯PS粉末烧结件,分别提高了24.55%,30.42%,136.28%。     

PS/CF复合粉末激光选区烧结工艺研究

为提高聚苯乙烯粉末烧结件的强度,制备了聚苯乙烯/碳纤维(PS/CF)复合粉末,采用正交实验方法研究了不同工艺参数对PS/CF复合粉末SLS烧结件弯曲强度的影响,确定了最优工艺参数。结果表明,复合粉末试样的弯曲强度最高可达7.49 MPa,比纯PS粉提高2.88倍;弯曲强度随扫描速度和层厚的增大而减小,随预热温度的增加而增大;PS/CF复合粉末的最优工艺参数为扫描速度1 800 mm/s,预热温度85℃,层厚0.18 mm。     

Improving the mechanical properties of laser‐sintered polyamide 12 through incorporation of carbon nanotubes

Well‐dispersed nanocomposite powder with spherical morphology and suitable particle size for processing by laser sintering was successfully produced by coating polyamide 12 (PA12) powder particles with carbon nanotubes (CNTs). Flexural, impact, and tensile test specimens produced by laser sintering the PA12–CNT powder showed no distortion and good definition. The density of the PA12–CNT laser‐sintered parts was higher than that of neat PA12, which the authors propose is mainly due to higher laser absorption by the CNT particles. Compared to the laser‐sintered PA12 parts, PA12–CNT parts showed enhanced flexural, impact, and tensile properties without sacrificing elongation at break. This enhancement may be attributed to the good dispersion of the CNT in the PA12 matrix and denser laser‐sintered parts. Considering the low weight percentage of CNT used (0.1 wt%), it would seem that the method used in this work is a cost efficient and effective way to produce polymer nanocomposite powders for laser sintering, while maintaining the optimum powder morphology for the laser sintering process and enhancing the mechanical properties of the laser‐sintered part. POLYM. ENG. SCI., 2013. © 2013 Society of Plastics Engineers     

玻璃纤维改性尼龙6性能的研究

采用硅烷偶联剂KH550处理玻璃纤维,通过熔融共混法制备了尼龙6(PA6)/玻璃纤维(GF)复合材料,对复合材料表面处理前后的力学性能、熔体流动速率(MFR)和断面形貌进行了表征。结果表明:随着GF含量的增加,PA6/GF复合材料拉伸强度和缺口冲击强度均先增大后减小;添加同样含量的GF时,采用偶联剂处理后PA6/GF的拉伸强度和缺口冲击强度增大,MFR减小,扫描电镜观察结果表明,偶联剂KH550有效地改善了GF与PA6间的界面结合。     

激光烧结制备塑料功能件

采用选择性激光烧结技术(SLS)直接制备高强度塑料功能件，考察了激光功率、扫描速度、单层层厚等工艺参数及无机填料对成型件强度的影响。在激光功率10W、扫描速度1500mm／s、单层层厚0．15mm的较佳烧结工艺参数下，制备了拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别达到44MPa、50．8MPa、37．214／m^2的SLS成型件。随着填料用量的增加，烧结件的拉伸强度略有增加，冲击强度下降，在填料用量为40％(质量含量，下同)时弯曲强度达到最大值。     

工艺参数对选择性激光烧结PS/SBS/纳米CaCO3制件弯曲强度影响

针对聚苯乙烯(PS)粉末选择性激光烧结(SLS)成型件强度较低的问题,采用机械混合法制备了PS/苯乙烯–丁二烯–苯乙烯嵌段共聚物(SBS)/纳米CaCO₃复合粉末,通过单因素实验分析了SLS工艺参数对成型件弯曲强度的影响,并通过正交试验和极差分析获得了最优工艺参数组合。实验结果表明,烧结件的弯曲强度随着激光功率的增大而升高,随着扫描速度、扫描间距和分层厚度的增大而降低;激光功率对PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件弯曲强度的影响最大,分层厚度对弯曲强度的影响最小,扫描速度和扫描间距的影响介于两者之间;最佳工艺参数组合为:激光功率27 W,扫描速度1300 mm/s,扫描间距0.24 mm,单层厚度0.22 mm。在此工艺参数组合下PS/SBS/纳米CaCO₃复合粉末烧结件的弯曲强度为13.38 MPa;改性纳米CaCO₃与PS和SBS的相容性较好,能有效起到增强的作用。