气相沉积CF改性PS的选择性激光烧结

由于普通碳纤维(CF)对聚苯乙烯(PS)烧结件弯曲强度的改善有限,在前期理论及实验基础上,对CF材料做气相沉积处理,制备PS/CF复合材料,再进行选择性激光烧结(SLS)实验,验证其增强效果;然后,改变经气相沉积法处理的CF与PS的配比,分析CF含量对制件强度及精度的影响;最后结合扫描电子显微镜(SEM)观察烧结件断面内部结构并进行分析。结果表明,经气相沉积处理的CF含量为10%时复合材料的弯曲强度较高,达10.17 MPa,比纯PS制件提高约76.3%。微观形貌SEM显示,随着CF含量的增加,孔隙量增加,从而导致SLS烧结件的强度降低。     

激光选区烧结PS制件的精度研究

通过对聚苯乙烯粉末在全熔融状态下选区激光烧结,研究激光烧结工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距、铺粉厚度)和等能量密度对烧结件的成型精度的影响规律。结果表明,零件的尺寸误差随着激光功率的增加而增大,随着扫描速度、扫描间距、铺粉厚度的增加而减小;在等能量密度的状态下,零件的尺寸误差基本稳定。     

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。     

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%。     

选区激光烧结制备PS/Al2O3纳米复合材料的研究

试探性地利用选区激光烧结制备PS／Al2O3纳米复合材料，利用乳液聚合方法改性纳米Al2O3，并在相同工艺条件下对PS／Al2O3纳米复合材料成型粉末（NH1）与纯聚苯乙烯（PS）粉末选区激光烧结试样的力学性能进行了比较结果表明，NH1烧结试样（PS／Al2O3纳米复合材料）较纯PS的拉伸强度提高了2倍左右，最大值达到29．8MPa；缺口冲击强度提高了20％～50％，最大值达到10．5kJ／m^2；洛氏硬度仅增加约5％；并利用场发射扫描电子显微镜对试样的冲击断面进行了微观结构分析．发现纳米Al2O3经乳液聚合改性后在基体中分散良好，起到很好的增强增韧作用．     

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。     

基于选区激光烧结技术成型工艺优化研究

利用UG二次开发工具Open/GRIP进行了梯度多孔金属材料的自动化建模,然后运用正交实验法优化出选区激光烧结梯度金属多孔材料的最佳工艺参数,最后研究了选区激光烧结技术工艺参数对梯度多孔金属材料性能和成型质量的影响。结果表明,优化的最佳工艺参数成型出的制件质量最好,表面光滑,孔径大小与模型的要求相近,孔的分布较均匀,孔壁表面粗糙度小,孔隙率较高,相对透气度也较大。     

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%。     

激光选区烧结技术及所用高分子材料对工艺的影响

对激光选区烧结技术的烧结机理、烧结中的高分子材料及其对烧结的影响因素、烧结工艺等作了论述,并给出了目前烧结过程中常用的高分子材料及其烧结性质。     

聚苯乙烯粉选择性激光烧结的支撑烧结研究

为了解决聚苯乙烯(PS)粉选择性激光烧结(SLS)成型工艺中制件成型缺陷问题,通过一系列烧结实验,分析了缺陷的种类及原因,利用"二次烧结"现象,以试样Z向尺寸高度和尺寸方差为评价指标,在最优烧结工艺参数支撑扫描速度4 500 mm/s,支撑扫描间隔为3 mm下对不同层数和类型的支撑扫描进行了对比实验。结果表明,支撑扫描可有效改善制件翘曲问题,当支撑层数为8层,支撑类型为网格型时,制件质量较好。     

PS粉末SLS快速成型收缩率实验研究

为了得到聚苯乙烯粉末的选择性激光烧结(SLS)快速成型最佳工艺参数,采用正交试验方法,结合SLS实验,分析影响烧结试样尺寸精度的4个主要因素,并得到最佳工艺参数及在此工艺下的修正系数。结果表明,随着激光功率的增加,试样的收缩率呈先增加后减小的趋势;随着扫描速度和铺粉厚度的增加,试样的收缩率呈减小趋势;随着预热温度的升高,试样的收缩率呈先减小后增加的趋势。最佳工艺参数为:激光功率44 W、扫描速度1 900 mm/s、铺粉层厚0.23 mm、预热温度70℃。水平方向修正系数为1.004 9,竖直方向修正系数为1.005 0。在最佳工艺参数下烧结的修正尺寸后的试样满足精度要求。     

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。     

PS/PET/GF三元复合材料SLS工艺参数耦合实验研究

为了研究选择性激光烧结工艺参数对聚苯乙烯（PS）/聚酯纤维（PET）/玻璃纤维(GF)三元复合材料烧结件质量的影响,选取分层厚度、扫描速度和扫描间距3个工艺参数进行耦合实验,分析总结了尺寸精度和弯曲强度的变化规律和原因。其中,x和y方向对PS/PET/GF复合粉末烧结件尺寸精度的工艺参数变化影响较小,而z向对其影响较大,弯曲强度主要受成型过程中激光能量密度的影响。结果表明烧结件的弯曲强度和精度呈此消彼长的变化规律,这对选择合适的工艺参数来提高烧结件的质量提供了实验依据。     

选择性激光烧结尼龙12/碳酸钙复合材料的成型工艺

采用选择性激光烧结技术制备了纯尼龙(PA)12,PA12/碳酸钙(CaCO_3)和PA12/硅烷偶联剂KH-550改性碳酸钙(CaCO_3)(PA12/CaCO_3/KH-550)复合烧结件。在相同工艺参数下研究了这3种烧结件的成型质量(Z向尺寸精度、弯曲强度和拉伸强度)。在单层厚度0.15 mm、扫描间距0.28 mm下研究了激光功率、扫描速度和预热温度对PA12/CaCO_3/KH-550烧结件成型质量的影响。结果表明,相比未改性的CaCO_3,经KH-550改性的CaCO_3在一定程度上提高了PA12烧结件的成型质量;在实验取值范围内,PA12/CaCO_3/KH-550烧结件的弯曲强度和拉伸强度随激光功率和预热温度的增大而增大,随扫描速度的增大而降低,而Z向尺寸相对误差随激光功率和预热温度的增大表现出由负值逐渐向正值发展,随扫描速度的增大表现出由正值向负值发展;激光功率对烧结件成型质量影响最大,扫描速度影响次之,预热温度影响最小;确定了激光功率25W、扫描速度2000 mm/s、预热温度85℃为最佳工艺参数,此时烧结件Z向尺寸相对误差为-0.02%、弯曲和拉伸强度分别为30.3,26.4 MPa。     

基于选区激光烧结的无机纳米Al2O3粒子增强增韧聚苯乙烯的研究

基于选区激光烧结（SLS）技术，进行了无机纳米Al2O3粒子改性聚苯乙烯（PS）的试验研究。结果表明，在一定的激光烧结工艺参数条件下，激光烧结件中的纳米Al2O3粒子在PS基体中分布均匀，且其冲击强度、拉伸强度最大分别达到了12．1kJ／m^2和31．2MPa，相对于纯PS烧结件提高了60％和380％。同时，冲击断面SEM显示其属典型的韧性断裂，无机纳米Al2O3粒子起到了增强增韧PS的作用。