是的,但必须正确操作。 重复使用选择性激光烧结(SLS)打印作业中未烧结的粉末不仅是可能的,而且是使该技术具有经济可行性的标准且必要的实践。但是,您不能简单地照原样重复使用旧粉末。它必须通过与特定比例的新鲜、原始粉末混合来进行“刷新”,以确保下一次打印的质量和机械性能。
重复使用SLS粉末是一个微妙的平衡过程。目标是通过与新材料混合来抵消使用过的粉末受热引起的降解,这个过程由“刷新率”定义。如果这个比例不正确,您就有可能损害零件的完整性。
为什么粉末必须被“刷新”,而不仅仅是重复使用
要了解粉末的重复使用,您必须首先了解在打印过程中,构建室中所有粉末(而不仅仅是成为零件的粉末)会发生什么。
“烧结窗口”
每种SLS材料都有一个特定的温度范围,称为烧结窗口。这是材料在被激光击中时足够柔软以熔合在一起,但又不会热到自行熔化或结晶的狭窄温度范围。整个构建室被保持在一个略低于此窗口的高温下。
热暴露的问题
围绕零件的未烧结粉末——通常称为“粉饼”——并不会保持原始状态。它在打印的整个持续时间内都处于高温状态,这可能持续数小时甚至数天。
这种长时间的热暴露,虽然不足以使其完全烧结,但会导致粉末老化。颗粒中的聚合物链开始发生变化,一些颗粒甚至可能轻微粘连在一起。
老化如何降低粉末质量
老化粉末与新的、原始粉末的性能不同。
- 流动性降低: 老化的颗粒变得不那么球形并结块,阻碍了铺粉刮刀铺展出平滑、致密的粉末层以供下一层打印。
- 烧结窗口变窄: 材料的热性能发生偏移,使其加工一致性变得更加困难。
- 零件质量差: 使用过度老化的粉末会导致一种常见的缺陷,称为“橘皮纹”,即零件表面粗糙不平。这也可能导致零件更脆、机械强度更低。
解决方案:理解和使用刷新率
行业标准的解决方案是使用新粉末混合来刷新使用过的材料。
什么是刷新率?
刷新率是混合物中新(原始)粉末与使用过(老化)粉末所需的比例。例如,50%的刷新率意味着您的混合物是50%的新粉末和50%的使用过的粉末。
这个过程将新鲜的、未老化的颗粒重新引入系统中,有效地稀释了降解的粉末,恢复了混合物的整体质量和可加工性。
刷新过程
这个过程很简单,但需要小心。首先,将所有使用过的粉末块从打印机中取出。取出成品零件,收集剩余的松散粉末。
然后对这些使用过的粉末进行筛分,以过滤掉任何结块、部分烧结的块或其他污染物。最后,小心地称重并与适量的原始粉末混合,以达到所需的刷新率。
理解权衡和风险
选择刷新率是一个在成本和质量之间取得平衡的战略决策。
低刷新率的风险
使用过多的回收粉末(低刷新率)是一种常见错误,其驱动因素是希望最大限度地降低成本。这大大增加了打印失败、“橘皮纹”表面以及零件机械性能差、不一致的风险。在材料上节省的钱很快就会因为打印失败和无法使用的零件而损失掉。
高刷新率的成本
相反,对不必要的过高刷新率(例如,70-80%的新粉末)过于保守,会增加材料成本并产生更多浪费。这破坏了重复使用粉末的首要经济和环境效益。
特定材料要求
没有通用的刷新率。不同的材料老化程度不同。例如,标准的PA12(尼龙12)通常使用30%到50%之间的刷新率。像TPU这样的更柔性材料可能由于其独特的热性能而需要不同的比率。请始终从您的材料制造商的建议开始。
根据您的目标做出正确的选择
要实施安全有效的再利用策略,请将您的刷新率与您的主要目标保持一致。
- 如果您的主要重点是最大的零件质量和性能: 严格遵循材料制造商推荐的刷新率,通常在50%左右,以确保最高的稳定性和最佳的机械性能。
- 如果您的主要重点是针对非关键原型的成本降低: 您可以尝试稍低的刷新率(例如30-40%),但您必须实施严格的质量控制来监测表面光洁度或零件强度的任何下降。
- 如果您是SLS打印的新手: 始终从制造商的官方指南开始。在没有深入了解您的机器和材料的情况下偏离指南是导致打印失败和沮丧的根源。
掌握您的粉末重复使用策略是成功使用SLS技术并实现成本效益高和高质量生产的基础。
总结表:
| 因素 | 对再利用策略的影响 | 关键考虑因素 |
|---|---|---|
| 刷新率 | 决定新粉末与使用过的粉末的混合比例 | 遵循特定材料的指南(例如,PA12为30-50%) |
| 粉末老化 | 导致流动性降低和烧结不良 | 在混合前对使用过的粉末进行筛分以去除结块 |
| 零件应用 | 决定所需的质量水平 | 关键零件需要更高的刷新率;原型可以使用较低的速率 |
| 材料类型 | 影响降解速率 | TPU可能需要与PA12不同的处理方式 |
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