使用SLS激光建模工艺

陶静

前言。

SLS产品作为一种新的加工工艺方式，有别于传统模型加工常用到的CNC，SLA，等。SLS激光烧结可以烧结金属，塑胶，或者二者的混和物。现在就国内常用SLS烧结的材料PA12为标准，制定出以下设计规则，供工程师在设计时参考。

1.      加工精度

1.1 SLS毛胚烧结理想精度±0.1，实际烧结精度可能到±0.15。

1.2 SLS 毛胚经过后处理抛光喷油理想精度为±0.2。对客户签订合同上的精度，取上述精度的最大值。

2.      设计配合尺寸

2.1    对SLS孔与SLS轴配合而言 以一个Φ5的孔为例，SLS毛胚孔的实际大小约为Φ4.94左右.而Φ5SLS毛胚轴实际大小约为Φ5.06左右，如果3D模型设计上用Φ5零对零的理想配合设计的话，实际SLS毛胚的总过盈量大约为0.12，单边过盈量为0.06.

所以从3D模型设计经验上需要做如下考虑：

1.如果要让Φ5孔轴配合是小间隙配合的话，设计上孔要取数Φ5.1，轴要取数Φ4.9。

2如果要让Φ5孔轴配合是零对零配合的话，设计上孔要取数Φ5.05，轴要取数Φ4.95。

简单而言，间隙配合，单边间隙取0.1，零对零配合 单边间隙取0.05

如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话，一般用砂纸或者锉刀，或者钻头，绞刀修整。

2.2对SLS孔与其它轴（比如说45钢光轴）配合而言

间隙配合，单边间隙取0.1，零对零配合，单边间隙取0.05。

3.      设计中心距离配合

毛胚中心距离的配合尺寸一般实际值在±0.05左右。因机器工作一段时间后会误差有漂移，所以一般机器一个月会做一次误差补偿。这个对设计上考虑中心距误差±0.05影响不大。

4.      外形尺寸

毛胚外形尺寸（主要指长度，宽度，高度方向）理论上即等于SLS的烧结精度±0.1，实际上大约偏正公差+0.06左右。设计上需要做相应的考虑。

间隙配合，单边间隙取0.1 ，零对零配合单边间隙取0.05。

如果实际生产出的毛胚还是满足不了这个经验值的话，一般用砂纸或者锉刀修整。

5.      最小肉厚

主要指XY方向的烧结厚度，一般设计上Z轴上最小肉厚0.2 ，实际生产出来会到0.2-0.35之间，XY方向肉厚取0.5，，实际生产出来会到0.5-0.65之间，XY方向肉厚为激光光点厚度决定的。激光一个光点的直径不是理想的0数值，而是0.47左右，所以只要光点扫过的地方，都会形成最小0.5厚的小块。而Z轴方向是一层层叠加上的，所以不受XY光点大小的限制。

简而言之，如果有肉厚小于0.5mm的结构，需要向SLS生产部门指定烧结摆放方向。

6.      烧结方向与强度。

设计卡扣类东西时，如果剪切力是平行于XY的烧结方向时，SLS的强度最弱，如果是垂直于XY的烧结方向时强度最好。所以尤其是含卡扣类产品，需要指定烧结方向。

7.      产品的高低温性能

SLS产品一般在高温80度，低温-30度范围内的机械物理性能等同于20度常温下的性能。

8．一般产品肉厚，及加强胫厚。

设计时优先考虑产品2.0肉厚，建议大于等于1.5以上。加强胫优先考虑1.0，建议大于等于0.8以上。否则产品容易碎裂，后处理，或者装配时都容易出现问题。

9.      产品喷油后处理

毛胚产品一般表面比较粗糟，一般都要清粉，去掉毛刺，预先打磨。然后涂树脂，增强强度，改善喷油效果。如果尺寸有偏差，或者有装配要求，需要用钳工的手法修配。

一般产品可以简单的分为内表面，外表面，凹凸结构面（即用手不容易直接打磨到的面）等三类面

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抛光等级分1级，2级，3级，4级。

1级抛光等级要求最高，需要多次抛光，多次补土，多次喷油返工，最后达到理想效果，平面与过渡光顺的弧面不允许有看到明显纹路，凹凸结构面有不太明显的纹路（普通人在0.5米距离看不出这个纹路为标准）一般适合于平面，过渡光顺的弧面，或者结构不复杂的外表面，客户有特别要求时采用，成本高。（注意此要求不可用于产品内表面，或者凹凸结构面。）

2级抛光等级要求略低，也需要抛光，补土与喷油，平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约10%纹路，凹凸结构面纹路明显。成本偏高。（注意此要求不可用于产品内表面，或者凹凸结构面。）

3级抛光等级最为经济，平面与过渡光顺的弧面允许看到占整体面积大约60%纹路凹凸结构面纹路明显，性价比最好，但一般适合于外表面。内表面要做的话，成本会偏高。

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4级抛光等级主要为验证尺寸的客户考虑。表面效果相当于铣刀粗铣表面6.3的粗糙度效果，所有内表面，外表面，结构面效果虽有纹路，但一致性好。也适合于内表面，及非外观面的要求。

10.  抛光后的形体变化

如图

10.1 尖角抛光抛出圆角是不可避免的，否则只能简单去毛刺打磨处理。

10.2 凹处尖角涂树脂也会有圆角，一般通过刻刀修边处理可以去掉这个圆角。但如果刀具接触不到，不好着力的地方，就无法修整了，一般对内表面小凹形结构处不涂树脂。或者轻涂树脂后，放入烤箱，隔30分钟后用布或者其它东西去掉多余沉积的树脂。

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11.  STL文件导出

SLS 激光烧结设备只识别STL文件，所以客户输出STL 文件时，精度不可设置太高，否则影响排工件的速度，也不可设置太低，否则影响产品输出精度，一般建议在SOLIDWORKS设置如下：

如果X,Y, Z任意一个方向的最大外形尺寸大于150mm

如果X,Y, Z任意一个方向的最大外形尺寸小于150mm

客户如果只给STL文件，请相应给出最大外形尺寸，以方便SLS厂家核查。

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