面向选区激光熔融成形装置的扫描控制方法与开发(2)
2.3 控制系统组成 7
2.4 本章小结 8
3 SLM成形软件系统设计 9
3.1 前言 9
3.2 SLM成形软件需求分析 9
3.3 SLM成形软件研发路线 10
3.3.1 SLM成形控制软件开发平台 10
3.3.2 人机交互设计 11
3.3.3 数据读取 13
3.3.4 模型处理 13
3.3.5 激光器控制 14
3.3.6 扫描路径 14
3.3.7 加工控制 14
3.4 本章小结 14
4 软件控制功能的实现及实验分析 16
4.1 引言 16
4.2 控制功能的实现 16
4.2.1 激光器开/关 16
4.2.2 设置加工参数 18
4.3 应用实验分析 19
4.4 本章小结 25
结 论 26
致 谢 27
参考文献28
1 绪论
1.1 引言
1995年，德国Fraunhofer激光研究所提出了一种新型快速成型（Rapid Prototyping，RP）技术——选区激光熔融(Selective Laser Melting, SLM)技术。SLM技术利用激光选区融化成形材料的粉末层，令粉末固化层层叠加，理论上可以直接生成任意形状的功能零件，能够大大缩短产品的开发和制造周期，相比于传统加工制造方式，它的材料浪费率更少，也极少产生污染，而且这种技术的材料选择范围也是非常广泛的，例如尼龙、蜡、金属和陶瓷粉末等都可以作为SLM技术的成形材料。该技术在航空航天、汽车、医疗、模具等多领域均显示了良好的应用前景。
SLM技术涉及CAD/CAM技术、数控技术、新材料、激光技术等多个科学技术领域，它区别于用去除材料方式制造零件的传统加工制造方法，利用激光使材料粉末迅速且完全地熔化而后冷却固化，逐层堆积材料，最终形成致密度高、机械性能好的零件原型。其中，SLM成形控制软件是SLM系统的重要组成部分，它负责读取零件的三文模型数据，处理已读取的数据，生成扫描路径，并控制激光器、铺粉机构等设备加工零件。本文将研究SLM成形技术原理，SLM成形控制软件的设计，并在课题组已有成形实验台上进行实验分析。
1.2 SLM技术原理
快速成形技术是基于材料累加原理的一种新的数字化成形技术。该技术利用CAD等建模软件设计出零件的三文实体模型，继而采用专门的分层切片软件对三文模型进行切片处理，得到各层面的二文轮廓进行数据处理，设置加工参数进行工艺规划后生成数控代码，进而控制成形设备完成各层的成形制造，逐层叠加生产出零件实体。然后对其进行必要的后续处理以达到零件的加工要求。
SLM技术基于快速成形原理，但无需生成数控代码，而是直接根据处理后的二文轮廓数据规划出一定的扫描路径控制激光器熔化粉末材料，在基板上逐层叠加，最终生产出所要的零件，具体成形过程为：送粉缸先上升一定的层厚距离，铺粉装置把成形粉末均匀平推到成形缸的基板上，激光束按当前层的填充扫描路径熔化基板上的粉末，加工出当前层，然后成形缸下降一个层厚的距离，送粉缸继续上升一定的层厚距离，铺粉装置在已加工好的层上铺好粉末。设备根据下一层的扫描轮廓数据继续加工，逐层叠加，直至零件完全成形。加工室中通有惰性气体，以避免成形材料在加工过程中下与其他气体发生反应或发生危险[13]。从零件模型的设计到零件加工的整个过程都有赖于软件系统的操作控制。
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