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3d曲面激光打标机(3d打印激光加工)

来源:www.haichao.net  时间:2023-01-04 22:23   点击:79  编辑:admin   手机版

1. 3d打印激光加工

1 首先,买一个12V,500mw的激光头,装在打印机上;

2 然后将激光头的线接到主板的E_FAN接口上,和风扇并联到一想,注意正负极;

3 设置雕刻的速度;

4 聚焦,调整原点;

5 选择文件,开始雕刻,等待结果。

2. 激光切割3D打印

3D打印的主流工艺流程:

1、熔融沉积造型(Fused deposition modeling,FDM)

FDM 可能是目前应用最广泛的一种工艺,很多消费级3D 打印机都是采用的这种工艺,因为它实现起来相对容易:

FDM加热头把热熔性材料(ABS树脂、尼龙、蜡等)加热到临界状态,使其呈现半流体状态,然后加热头会在软件控制下沿CAD 确定的二维几何轨迹运动,同时喷头将半流动状态的材料挤压出来,材料瞬时凝固形成有轮廓形状的薄层。

 

 这个过程与二维打印机的打印过程很相似,只不过从打印头出来的不是油墨,而是ABS树脂等材料的熔融物。同时由于3D

打印机的打印头或底座能够在垂直方向移动,所以它能让材料逐层进行快速累积,并且每层都是CAD

模型确定的轨迹打印出确定的形状,所以最终能够打印出设计好的三维物体。

2、光固化立体造型(Stereolithography,SLA)

据维基百科记载,1984年的第一台快速成形设备采用的就是光固化立体造型工艺,现在的快速成型设备中,以SLA的研究最为深入,运用也最为广泛。平时我们通常将这种工艺简称“光固化”,该工艺的基础是能在紫外光照射下产生聚合反应的光敏树脂。

 与其它3D 打印工艺一样,SLA 光固化设备也会在开始“打印”物体前,将物体的三维数字模型切片。然后电脑控制下,紫外激光会沿着零件各分层截面轮廓,对液态树脂进行逐点扫描。被扫描到的树脂薄层会产生聚合反应,由点逐渐形成线,最终形成零件的一个薄层的固化截面,而未被扫描到的树脂保持原来的液态。

当一层固化完毕,升降工作台移动一个层片厚度的距离,在上一层已经固化的树脂表面再覆盖一层新的液态树脂,用以进行再一次的扫描固化。新固化的一层牢固地粘合在前一层上,如此循环往复,直到整个零件原型制造完毕。

SLA 工艺的特点是,能够呈现较高的精度和较好的表面质量,并能制造形状特别复杂(如空心零件)和特别精细(如工艺品、首饰等)的零件。

3、选择性激光烧结(SLS)

 

 数字模型分层切割与逐层制造是3D 打印工艺的基础,这里往后就不再赘述了。除此之外,SLS 工艺与SLA

光固化工艺还有相似之处,即都需要借助激光将物质固化为整体。不同的是,SLS

工艺使用的是红外激光束,材料则由光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属或其复合物的粉末。

先将一层很薄(亚毫米级)的原料粉未铺在工作台上,接着在电脑控制下的激光束通过扫描器以一定的速度和能量密度,按分层面的二维数据扫描。激光扫描过的粉末就烧结成一定厚度的实体片层,未扫描的地方仍然保持松散的粉末状。

一层扫描完毕,随后对下一层进行扫描。先根据物体截层厚度升降工作台,铺粉滚筒再次将粉末铺平,然后再开始新一层的扫描。如此反复,直至扫描完所有层面。去掉多余粉末,再经过打磨、烘干等适当的后处理,即可获得零件。

目前应用此工艺时,以蜡粉末及塑料粉末作为原料较多,而用金属粉或陶瓷粉进行粘接或烧结的工艺尚未实际应用。

 4、层片叠加制造(Laminated object manufacturing,LOM)

在层片叠加制造工艺中,机器会将单面涂有热溶胶的箔材通过热辊加热,热溶胶在加热状态下可产生粘性,所以由纸、陶瓷箔、金属箔等构成的材料就会粘接在一起。接着,上方的激光器按照CAD 模型分层数据,用激光束将箔材切割成所制零件的内外轮廓。然后再铺上新的一层箔材,通过热压装置将其与下面已切割层粘合在一起,激光束再次切割。然后重复这个过程,直至整个零部件打印完成。

不难发现,LOM 工艺还是有传统切削的影子。只不过它不是用大块原材料进行整体切削,而是将原来的零部件模型分割为多层,然后进行逐层切削。

5、三维印刷工艺(3D printing,3DP)

三维印刷,也称三维打印。维基百科显示,1989年,麻省理工的Emanuel M. Sachs和John S.

Haggerty等在美国申请了三维印刷技术的专利,之后Emanuel M. Sachs和John S.

Haggerty又多次对该技术进行完善,并最终形成了今天的三维印刷工艺。

从工作方式来看,三维印刷与传统二维喷墨打印最接近。与SLS 工艺一样,3DP 也是通过将粉末粘结成整体来制作零部件,不同之处在于,它不是通过激光熔融的方式粘结,而是通过喷头喷出的粘结剂。

喷头在电脑控制下,按照模型截面的二维数据运行,选择性地在相应位置喷射粘结剂,最终构成层。在每一层粘结完毕后,成型缸下降一个等于层厚度的距离,供粉缸上升一段高度,推出多余粉末,并由铺粉辊推到成型缸,铺平再被压实。如此循环,直至完成整个物体的粘结

3. 3d打印激光加工实验报告

激光快速成型需要用高功率的激光照射试件表面,融化金属粉末,形成液态的熔池,然后移动激光束,熔化前方的粉末而让后方的金属液冷却凝固。周边需要有送粉装臵、惰性气体保护、喷头控制等来配套。

金属材料的3D打印制造技术之所以难度大,是因为金属的熔点比较高,涉及到了金属的固液相变、表面扩散以及热传导等多种物理过程。需要考虑的问题还包括,生成的晶体组织是否良好、整个试件是否均匀、内部杂质和孔隙的大小等等。另外,快速的加热和冷却还将引起试件内较大的残余应力。

为了解决这些问题,一般需要在多种制造参数配合,例如激光的功率和能量分布、激光聚焦点的移动速度和路径、加料速度、保护气压、外部温度等等。在所有金属合金中,钛合金尤其受到重视。因为钛合金密度低、强度高、耐腐蚀、熔点高,所以是理想的航天航空材料。但是由于钛合金硬而且脆,所以不宜用切割和铸造的方式来成型。

反而是由于它导热率低,在加热时热量不会发散引起局部变形,比较适合利用激光快速成型技术。最后,钛合金材料价格高,利用3D打印技术能够在减轻飞行器重量的同时节省原材料的成本。

4. 激光雕刻3D打印

二氧化碳激光打标机主要用于非金属(木头、亚克力、纸张 、皮革等),广泛用于电子元器件,电气零部件、医药、食品、工艺品、皮革制品、塑胶制品等行业。但是二氧化碳激光打标机 雕刻金属却存在问题,原因解析如下:

1、点阵雕刻点阵雕刻酷似高清晰度的点阵打印。激光头左右摆动,每次雕刻出一条由一系列点组成的一条线,然后激光头同时上下移动雕刻出多条线,最后构成整版的图象或文字。扫描的图形,文字及矢量化图文都可使用点阵雕刻。

2、矢量切割与点阵雕刻不同,矢量切割是在图文的外轮廓线上进行。我们通常使用此模式在木材、亚克粒、纸张等材料上进行穿透切割,也可在多种材料表面进行打标操作。

3、雕刻速度:雕刻速度指的是激光头移动的速度,通常用IPS(英寸/秒)表示,高速度带来高的生产效率。速度也用于控制切割的深度,对于特定的激光强度,速度越慢,切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节速度,也可利用计算机的打印驱动程序来调节。在1%到100%的范围内,调整幅度是1%。悍马机先进的运动控制系统可以使您在高速雕刻时,仍然得到超精细的雕刻质量。

4、雕刻强度:雕刻强度指射到于材料表面激光的强度。对于特定的雕刻速度,强度越大,切割或雕刻的深度就越大。您可利用雕刻机面板调节强度,也可利用计算机的打印驱动程序来调节。在1%到100%的范围内,调整幅度是1%。强度越大,相当于速度也越大。切割的深度也越深。

5、光斑大小:激光束光斑大小可利用不同焦距的透镜进行调节。小光斑的透镜用于高分辨率的雕刻。大光斑的透镜用于较低分辨率的雕刻,但对于矢量切割,它是最佳的选择。新设备的标准配置是2.0英寸的透镜。其光斑大小处于中间,适用于各种场合。

二氧化碳激光打标机一般采用CO2激光器,而现在用的激光管的功率都属于中小功率范围。最大也就300W。本来金属对这中波长激光吸收的就少。所以二氧化碳激光打标机一般是不用来雕刻金属的。

三种常用打标机的适用范围:

CO2激光打标机:可广泛用于电子元器件,电气零部件、医药、食品、工艺品、皮革制品、塑胶制品等行业。

半导体激光打标机:特别适合应用于一些要求标刻精细、精度高的场合。应用于电子元器件、五金制品、工具配件、集成电路(IC)、电工电器、手机通讯、精密器械、眼镜钟表、首饰饰品、汽车配件、塑胶按键、建材、PVC管材、PPR管材、医疗器械等行业。

光纤激光打标机:广泛用于是集成电路芯片、电脑配件、工业轴承、钟表、电子及通讯产品、航天航空器件、各种汽车零件、家电、五金工具、模具、电线电缆、食品包装、首饰、烟草以及军用事等众多领域图形和文字的标记,以及大批量生产线作业。

所以,选择合适的激光打标机非常重要,大家可根据自己的行业需求,进行合理选择。

5. 3d打印与激光制造技术

三种方式。

1、FDM熔融沉积成型3D打印技术

熔融沉积成型(FDM)是一种增材制造技术,是软件数学分层的定位模型构建,通过加热层挤出热塑性纤维。适用于几乎任何形状和尺寸的复杂几何建筑耐用部件,FDM是唯一的3D打印过程中使用的材料如ABS、聚碳酸酯和pc材料的。

2、SLA光固化快速成型3D打印技术

sla光固化快速成型是一种增材制造过程中,通过紫外线(UV)激光在一大桶光致聚合物树脂。借助计算机辅助制造、计算机辅助设计软件(CAD/CAM),紫外激光用于绘制一个预编程的设计或形状上的光致还原表面。

3、SlS选择性激光烧结3D打印技术;

SLS选择性激光烧结采用高功率CO2激光熔化或烧结粉末热塑性塑料增材制造层技术,激光选择性地将粉末材料通过扫描截面的三维数字描述的部分产生的在粉床表面。在每个横截面扫描,粉末床是由一层厚度降低,一层新材料的应用上,并重复该过程,直到部分完成。

6. 3d打印激光加工原理

彩色激光打印机的成像原理和黑白激光打印机相似的,都是利用激光扫描,在硒鼓上形成电荷潜影,然后吸附墨粉,再将墨粉转印到打印纸上,只不过黑白激光打印机只有一种黑色墨粉,而彩色激光打印机要使用黄、品、青、黑四种颜色的墨粉。 四种颜色,彩色打印要进行四个打印循环,基于CMYK色系,每次处理一种颜色。

这四个打印循环有两种处理方法,一种是利用转印胶带,每处理一种颜色,将墨 粉从硒鼓转到转印带上,然后清洁硒鼓再处理下一种颜色,最后在转印带上形成彩色图像,再一次性地转印到纸张上,经加热固着;

还有一种方法就是某些惠普彩色 激光打印机所使用的方法,处理完一种色彩,墨粉就吸附在硒鼓上,接着处理下一种色彩,最后一次性地转印到打印纸上。

7. 3d打印激光加工实训总结

所有的金属材料在室温对红外波能量有很高的反射率,但发射处于远红外波段10.6um光束的CO2激光器还是成功的应用于许多金属激光切割实践。

金属对10.6um激光束的起始吸收率只有0.5%~10%,但是,当具有功率密度超过106w/cm2的聚焦激光束照射到金属表面时,却能在微秒级的时间内很快使表面开始熔化。处于熔融态的大多数金属的吸收率急剧上升,一般可提高60%~80%。

1.钛及合金。

纯钛能很好耦合聚焦激光束转化的热能,辅助气体采用氧时化学反应激烈,切割速度较快,但易在切边生成氧化层,不小心还会引起过烧。为稳妥起见,采用空气作为辅助气体比较好,以确保切割质量。

飞机制造业常用的钛合金激光切割质量较好,虽然切缝底部会有少许粘渣,但很容易清除。

2.镍合金。

镍基合金也称超级合金,品种很多。其中大多数都可实施氧化熔化切割。

3.碳钢。

现代激光切割机可以切割碳钢板的最大厚度可达20MM,利用氧化熔化切割机制切割碳钢的切缝可控制在满意的宽度范围,对薄板其切缝可窄至0.1MM左右。

4.不锈钢。

激光切割对利用不锈钢薄板作为主构件的制造业来说是个有效的加工工具。在严格控制激光切割过程中的热输入措施下,可以限制切边热影响区变得很小,从而很有效的保持此类材料的良好耐腐蚀性。

5.合金钢。

大多数合金结构钢和合金工具钢都能用激光切割方法获得良好的切边质量。即使是一些高强度材料,只要工艺参数控制得当,可获得平直、无粘渣切边。不过,对于含钨的高速工具钢和热模钢,激光切割机加工时会有熔蚀和粘渣现象发生。

6.铝及合金。

铝切割属于熔化激光切割机制,所用辅助气体主要用于从切割区吹走熔融产物,通常可获得较好的切面质量。对某些铝合金来说,要注意预防切缝表面晶间微裂缝产生。

7.铜及合金。

纯铜(紫铜)由于太高的反射率,基本上不能用CO2激光束切割。黄铜(铜合金)使用较高激光功率,辅助气体采用空气或氧,可以对较薄的板材进行切割

8. 3d打印激光加工实训报告

1.工业加工

激光切割、焊接用于航天工程,汽车制造,船舶制造,设备制造,广告行业,市政工程等等。

2.金属加工

焊接、打标、3D制造、表面处理、打孔、微加工等等。

3.医美行业

激光近视手术,激光祛斑,除胎记,脱毛等等。

4.军事行业

高能激光武器,激光枪致盲,激光制导武器等等。

5.通讯行业

激光用于光纤通讯。

6.无人驾驶方面有激光雷达识别。

7.超高能激光用于物理化学极端条件模拟实验。

8.激光惯性约束核聚变方面的研究。

9.未来的激光驱动光帆星际航行。

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