桌面级金属粉末3D打印机

桌面级金属粉末3D打印机

       我国各工业、科研和教学领域急需桌面型的大成形体积、可变粉体、高精度的3D金属打印设备。所谓3D金属打印桌面机，是指设计精巧，结构紧凑、可变成形粉体、精度好、成形效率高而具有足够大的扫描成形空间大的微小型设备。其设计和制造难度高，须有长期从事3D金属打印设备生产和使用经验的团队来完成。3D金属打印设备的应用遍及各个领域：

工业领域：注塑模和吹塑模小型插件等，工业用金属结构件，其成形空间应远远大于50mm立方，应达到160x160x200mm3的水平；

医疗器械：体内外假肢和关节、齿科义齿等

科研领域：材料研究需小型可变粉体的3D金属打印设备，以节省宝贵的测试金属粉末；由于实验室面积的限制，研究领域更倾向小型机或桌面机；

教学领域：高等学校的实训、技师和技工培训和竞技大赛等对桌面机的需求是很迫切的。

然而目前，国内外的桌面型和小型金属成形机，或成形体积太小（50x50x50mm3）、或机器体积太大、或成形粉体不可变，或精度有待提高。江苏永年激光成形技术有限公司在积近10年在选区激光熔化（SLM）开发经验的基础上，采用该公司的多项国家专利，完成桌面型金属成形机的开发。

       新型桌面机由成形主机、过滤器、控制柜和冷水机组成，见图1。

图1-1为YLM-160机桌面系统图

图1-2为YLM-160机桌面系统图

                                              设备典型应用案例：

                                                      钨合金光栅

                                                    钨合金辐状光栅

本公司，摒弃传统的SLM设备的成形缸系统，采用本公司发明专利“型-形技术”，即M/S——Model/Shape技术,完成从SLM到SLM-M/S的技术提升，经过大量的卓越的开发工作，顺利完成我国第一个超大成形粉体的金属桌面机的生产。

该机技术优点如下：

（1） 超大成形粉体。

（2） 可变成形粉体

（3） 优良的激光光路设计:通过整体光路的激光光学特性参数设计选型，保证了聚焦光斑能具有优良的光束质量。同时，采用全石英光路镜头配合防尘冷却措施极大地降低了激光光路热效应现象，保证激光聚焦的长期稳定性。可选的Z轴模块可以提升工艺参数调整的可能性以及极大提升加工效率。

（4） 设备精度≤0.015mm，成型精度±0.03mm/100mm

（5） 变速双向铺粉

（6） 不同位置和不同高度成型质量稳定，低氧含量控制，温度湿度实时监控

（7） 实时续粉

（8） 成形主机、过滤器和冷水机等辅机，根据人机工程学的要求设计布置于工作桌上，方便工作和叉取。

（9） 外形美观、新颖

设备相关参数： 

      1.激光系统：

      （1）激光源：连续/调制的单模光纤激光器；

      （2）激光波长：1060-1070nm；

      （3）国产激光器:激光标称功率200W或500W，输出功率连续可调。打印时可随路径实时调整激光功率大小，用以降低打印件的应力，减小变形；

      （4）激光聚焦光斑直径调整范围：50μm-100μm

      （5）XY轴扫描标记精度≤±5μm

      2.扫描系统：

       进口高速扫描振镜，采用F-theta平场透镜

      （1）扫描面积：160mmX160mm方形区域或φ200mm；

      （2）扫描速度：最慢10mm/s;最快10000mm/s； 扫描速度连续可调；

      （3）Z轴模块（可选）：快速响应地调整聚焦光斑大小。

      （4）扫描轨迹：控制参数全部开放并且可调。

      3.成型腔：

      （1）方形成型腔， 

      （2）成型腔尺寸：160mmX160mm

      （3）成型腔高度200mm

      4.送粉系统：

      （1）送粉方式：上送粉式定量送粉

      （2）铺粉方式：双向铺粉

      （3）铺粉精度：Z轴铺粉精度≤±5μm

      （4）Z-轴粉体单层加载厚度：0.02~0.1mm，连续可调；

      （5）基板温度调控：可加热到100度以上，温度可调;

      （6）刮板特点：采用复合式刮板设计，既能保护打印件又能提高刮平质量，且更换成本低； 

      5.成型速率：

        成型速度10-50 cm³/h，成型速度根据打印需求可调

      6.打印精度：

        零件打印精度：相对位置精度±0.03mm/100mm，最小壁厚≤0.1mm±0.025mm。

      7.腔体气氛控制系统：

       （1）惰性气体气氛：外接氩气或氮气（氮、氩气钢瓶）；

       （2）可外接氮气发生器；

       （3）打印腔体内氧浓度≤0.01%，数显报警。

      8.过滤系统：

        离心滤网颗粒过滤，循环使用惰性气体循环利用率83%以上。

      9.计算机控制系统：

        高配工业电脑，win7以上，倍弗系统，带有USB口方式、网络传输方式进行数据中央控制。

10.软件: 

具有自主知识产权的成形控制软件和数据处理分层软件。其特点如下：

（1）根据模型几何形状自动排版，排除零件干涉。

（2）可自动生成模型支撑，支撑参数可由用户自定义，支撑参数兼顾可靠性和后续易去除性。用户还可根据自身需求任意添加或删减支撑。

（3）根据保护气体的流向排列扫描次序，零件扫描顺序可以与保护气流的方向进行匹配。

（4）Z方向可分段设置层厚和激光工艺参数，且同一成形任务中，可在成形方向分段设置不同层厚和工艺参数，助于工艺开发以及复合材料成形工艺的研究，提供了3D打印更广阔的工艺成形空间，扩大其应用领域。

（5）模型标记编号，层片数据的模型编号标记，以实现成形时中止个别模型继续打印。

（6）隔层扫描，可选隔层扫描支撑数据，提升效率。

（7）扫描策略可根据实际需要进行选择和设置，可采用分区填充策略（条形，块状），邻层填充线夹角变换。

（8）扫描路径动画模拟，方便查看具体路径规划效果。

      11.安全控制系统：

        整机具备防静电设计，安全可靠，成形腔体氧含量有数显指示，具有过热报警功能。

      12.主机外形尺寸、重量与功率：

        外形尺寸≤φ522mmX1107mm(左右上下),设备净重约≤300KG,最大功率≤3KW/h，220V市电供应标准。

      13.附属设备： 

        （1）冷水机：通过对激光器进行控温，保持激光器腔体无热变形，出光功率稳定和保证光速质量，提高激光器的使用寿命和光束质量。

        （2）防爆过滤器：收集过滤金属3D打印过程中激光烧结产生的烟尘，体积小，滤芯装拆方便，安全可靠。

        （3）筛粉机：筛粉机密封性能好、可充入惰性气体、自动入瓶、防止渗漏及氧化。

        （4）防爆真空吸尘器：专业配备适合本机使用的金属粉末防爆吸尘器，气动、设备具有真空功能，安全可靠。

       14.设备的质量标准及检验标准：

        我公司生产研发制造的《选择性激光熔化SLM金属3D打印设备》质量、环保标准主要依照以下相关标准：  

        GB  50231-2009   机械设备安装工程施工及验收通用规范

        GB  5226.1-2008      机械电气安全机械电气设备

        GB  19517-2009       国家电气设备安全技术规范

        GB  7247.1           激光产品的安全

        GB  2893-1982        安全色

        GB  2894-1996        安全标志

        GB/T 15706.2-1995    机械安全、基本概念与设计通则

        JBT  9872-1999       金属切削机床机械加工通用技术条件

        GB  26503-2011       快速成形机床安全防护要求

        GB/T 25632-2010      快速成形软件数据接口

        GB  12348-2008       工业企业厂界环境噪声排放标准

15.设备认证

       （1）、ISO9001质量体系认证、ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系。

       （2）、CE认证。

       （3）、公司产品通过知识产权管理体系认证证书；安全生产标准化三级企业证书、江苏省企业信用管理贯标证书。

16.质保期

      整机设备质保期1年

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