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。     

工艺参数对PS/改性滑石粉SLS烧结件力学性能的影响

利用硅烷偶联剂KH560对滑石粉进行表面改性,之后将其与聚苯乙烯(PS)粉机械共混,制备PS/改性滑石粉复合粉末。在预热温度85℃和8层网格支撑等条件下,采用选择性激光烧结(SLS)工艺将粉末制备成烧结件。采用扫描电子显微镜观察了滑石粉与PS的界面,发现通过对滑石粉进行表面改性,不仅可以使其均匀地分散于PS粉中,而且两者的相容性也得到了改善。通过正交实验法研究了SLS工艺参数对PS/改性滑石粉烧结件力学性能的影响。利用极差分析法与综合平衡法得到了多指标下的最优工艺参数组合,即单层厚度0.18 mm,扫描间距0.28 mm,激光功率27 W,扫描速度1 200 mm/s,此时PS/改性滑石粉烧结件的拉伸强度为4.29 MPa,弯曲强度为14.4 MPa,冲击强度为4.4 k J/m~2,相比纯PS粉烧结件分别提高了4.9%,10%和56%。     

选区激光烧结PS/AF复合粉末材料的初步实验研究

为了解决聚苯乙烯(PS)选区激光烧结(SLS)成型件质量较差的问题,使用不同工艺下的芳纶纤维(AF)作为增强改性材料制备了两种PS/AF复合粉末材料;在激光功率30 W,轮廓扫描速度2 200 mm/s等条件下,通过控制变量法分别研究了预热温度、分层厚度及填充扫描速度对两种PS/AF复合粉末材料SLS成型件精度及弯曲强度的影响规律。结果表明,PS/AF复合粉末材料SLS成型件的X、Y向尺寸精度不受工艺参数变化的影响;以聚合球磨AF为填料的PS/AF复合粉末材料成型件整体上的Z向成型精度较好,但其弯曲强度值低于以短切AF为填料的PS/AF复合粉末材料;在试验范围内,得到预热温度、分层厚度及填充扫描速度较优工艺参数范围为85～95℃,0. 20～0. 24 mm和1 400～1 800 mm/s。     

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,分层厚度和预热温度次之,扫描速度最小。根据综合平衡原则得到PA6的最优成型工艺参数组合为:激光功率40 W,扫描速度2 000 mm/s,分层厚度0.20 mm和预热温度150℃,此时,Z和XY方向上的拉伸强度分别为17.21,35.16 MPa。     

聚苯乙烯/改性滑石粉选择性激光烧结弯曲强度的实验研究

采用钛酸酯偶联剂对滑石粉进行表面改性处理,通过机械混合法制备出聚苯乙烯(PS)/改性滑石粉复合粉末,在预热温度为85℃和8层网格支撑等条件下,采用正交试验法,研究了单层厚度、扫描间距、激光功率和扫描速度等对烧结件弯曲强度的影响。结果表明,钛酸酯偶联剂上的官能团已与滑石粉表面的活性物质发生了化学反应,达到了改性滑石粉的目的;在所研究的工艺参数中,烧结件的弯曲强度受激光功率的影响最大,受单层厚度的影响最小;最佳的工艺参数组合为:单层厚度为0.18mm、扫描间距为0.28mm、激光功率为27W和扫描速度为1200mm/s,此时烧结件的弯曲强度可达到15.27 MPa。     

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。     

玻璃钢粉在选择性激光烧结聚苯乙烯中的应用研究

采用机械共混法制备玻璃钢(GFRP)粉/聚苯乙烯(PS)粉复合粉料,借助于选择性激光烧结技术,在激光功率和单层厚度一定的情况下,研究预热温度、扫描速度和扫描间距对玻璃钢(GFRP)/聚苯乙烯(PS)复合粉料烧结件拉伸强度的影响,并对工艺参数进行优化。结果表明,在这三个因素中对拉伸强度影响最大的是扫描速度、其次是扫描间距、最后是预热温度。最佳工艺参数为预热温度85℃、扫描速度1 100 mm/s、扫描间距0.28 mm,此时的拉伸强度为3.21 MPa。复合粉料在不同工艺条件下制成的烧结件,拉伸强度相差较大,热稳定性相差不大,但对烧结件的微观形貌影响明显。     

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。     

运用正交试验对GB/PES复合粉末激光烧结工艺参数的优化

设计四因素三水平正交试验,以玻璃微珠(GB)/聚醚砜树脂(PES)复合粉末烧结成型件的弯曲强度和弯曲试件Z方向的尺寸精度作为参考指标,对激光烧结工艺参数进行优化。最终得到一组优化后的工艺参数为:激光功率20 W、扫描速度1 800 mm/s、扫描间距0.10 mm、分层厚度0.10 mm。无论是烧结成型件的弯曲强度还是弯曲试件Z方向的尺寸精度,在四因素中对它们影响最大的都是激光功率。     

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。     

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.     

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。     

聚碳酸酯粉末的选择性激光烧结成型

以聚碳酸酯(PC)粉末为烧结材料,研究了激光功率等工艺参数对PC烧结件的微观形态、密度和力学性能的影响规律。结果表明,PC烧结件的密度、拉伸强度及拉伸弹性模量、冲击强度均随激光功率增加而增大;但过高的激光功率会导致激光扫描区域的粉末过热,使PC烧结件产生颜色变黄、轮廓不清晰等缺陷。     

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。