快速成型(RP)技术是近年来倍受学术界和制造业关注的一种先进成型技术,是信息技术、计算机技术、CAD/CAM、激光技术以及材料科学的技术集成。目前世界上应用最广的RP成型方法之一是选区激光烧结(SLS)。基于具体的成型系统,开发新型高性能材料及其SLS成型技术、提高成型效率与精度、改善SLS原型的使用性能以及拓展SLS的应用范围,是发展SLS快速成型技术的重要课题。本文以AFS320-MZ/Q型SLS快速成型机为主要试验设备,以开发达到国外同类技术水平的新型高性能尼龙材料为主要目的,对国产尼龙材料的SLS快速成型技术进行了较深入的研究。 首先分析了SLS过程中激光与尼龙材料之间的相互作用;结合传统粉末烧结机理和热塑性塑料SLS成型特征,研究了尼龙材料选区激光烧结快速成型机理;重点探讨了尼龙材料SLS成型的两个难点一收缩和翘曲的产生机制,定性分析了成型收缩的组成、计算以及收缩与烧结工艺的关系,阐述了翘曲变形的根本原因、发展趋势,并提出了改善的措施;全面分析了影响SLS试验的各种因素及影响级别。 其次通过比较热塑性塑料与尼龙材料SLS成型的优缺点,并借鉴国外的最新技术成果,经过初步试验和分析,开展了试验材料设计和试验方案的研究。试验材料包括主体材料和改性材料,主体材料选用国产尼龙1212;改性材料选用滑石粉、碳酸钙(轻钙)、活化轻钙、活化硅灰石、晶须及尼龙66等。采用物理改性(机械共混)和化学改性(共聚反应)两种方法配制出试验材料,进行改性材料的初步研究。选择主要的影响因素设计了试验方案。 最后通过SLS烧结性能试验,考察试验材料的成型性能。分析和比较了材料改性前后成型性能的差别,并探讨了填料的填充改性原理;在物理改性材料中,除了添加滑石粉的3-5号混合材料,其余材料的改性效果都不太明显,而且加入填料后,材料的强度有所下降;改性效果最好的材料是经过化学改性的共聚尼龙。针对共聚尼龙材料,详细分析了预热温度、激光功率和扫描速度等参数对其选区激光烧结试验的影响,并通过正交试验考察了各因素对成型质量的单一和综合影响规律,初步优化了共聚尼龙的SLS成型规范,实现了国产尼龙1212材料的三维烧结成型。