《增材制造設(shè)計(jì)：高分子材料激光粉末床熔融GBT+42618-2023》詳細(xì)解讀

《增材制造設(shè)計(jì)：高分子材料激光粉末床熔融GB/T42618-2023》詳細(xì)解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語(yǔ)和定義4符號(hào)和縮略語(yǔ)4.1符號(hào)4.2縮略語(yǔ)5工藝特性5.1零件尺寸contents目錄5.2PBF工藝優(yōu)勢(shì)5.3PBF工藝局限5.4經(jīng)濟(jì)性和效率5.5功能約束5.6尺寸、形狀和位置精度5.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式6設(shè)計(jì)準(zhǔn)則6.1材料和結(jié)構(gòu)特性6.2材料的各向異性contents目錄6.3成形方向、位置和排布6.4表面粗糙度6.5后處理6.6設(shè)計(jì)關(guān)注附錄A(資料性)應(yīng)用案例參考文獻(xiàn)011范圍激光粉末床熔融以激光為能源，通過(guò)逐層熔化粉末材料來(lái)制造三維實(shí)體的增材制造方式。高分子材料應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)特指使用高分子材料進(jìn)行激光粉末床熔融的過(guò)程和要求。設(shè)計(jì)與制造關(guān)聯(lián)該標(biāo)準(zhǔn)不僅涉及增材制造的設(shè)計(jì)方面，還關(guān)聯(lián)到實(shí)際制造過(guò)程中的控制要點(diǎn)。1范圍022規(guī)范性引用文件詳述了標(biāo)準(zhǔn)中引用的其他規(guī)范性文件。確保了標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的準(zhǔn)確性和一致性。便于讀者查閱相關(guān)規(guī)范，加深理解。2規(guī)范性引用文件033術(shù)語(yǔ)和定義定義01增材制造是一種通過(guò)逐層堆積材料來(lái)制造物體的過(guò)程。它涉及到使用三維模型數(shù)據(jù)將材料逐層堆積成形，直到最終形成所需的實(shí)體或零件。重要性02增材制造技術(shù)的應(yīng)用已逐漸擴(kuò)展到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，包括航空、醫(yī)療、汽車等。通過(guò)增材制造，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的制造，提高生產(chǎn)效率和材料利用率。特點(diǎn)03增材制造具有高度的設(shè)計(jì)自由度和制造靈活性，可以根據(jù)實(shí)際需求定制個(gè)性化產(chǎn)品。同時(shí)，增材制造還可以實(shí)現(xiàn)快速原型制造和小批量生產(chǎn)，縮短產(chǎn)品研發(fā)周期。3術(shù)語(yǔ)和定義044符號(hào)和縮略語(yǔ)D制件在特定方向上的尺寸，表示制件的大小或長(zhǎng)度。t制件的層厚，表示每一層打印材料的厚度。T制件所需的支撐結(jié)構(gòu)總厚度，為支撐結(jié)構(gòu)提供足夠的穩(wěn)定性。4符號(hào)和縮略語(yǔ)054.1符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)化符號(hào)本標(biāo)準(zhǔn)中使用了一系列標(biāo)準(zhǔn)化的符號(hào)，以確保技術(shù)文件的清晰度和一致性。這些符號(hào)包括但不限于表示材料類型、工藝參數(shù)、尺寸和公差的符號(hào)。專用符號(hào)針對(duì)激光粉末床熔融技術(shù)的特點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)中引入了一些專用符號(hào)。這些符號(hào)用于描述與該技術(shù)相關(guān)的特定參數(shù)、條件和狀態(tài)，如激光功率、掃描速度、粉末層厚度等。符號(hào)說(shuō)明為方便理解和應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)所使用的符號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。這些說(shuō)明包括符號(hào)的含義、單位、使用方法和注意事項(xiàng)等，有助于讀者準(zhǔn)確理解和運(yùn)用各種符號(hào)。4.1符號(hào)064.2縮略語(yǔ)4.2縮略語(yǔ)增材制造，一種通過(guò)逐層堆積材料來(lái)制造實(shí)體的技術(shù)，與傳統(tǒng)的減材制造（如機(jī)械加工）和等材制造（如鑄造、鍛造）相比，具有更高的材料利用率和制造靈活性。AM粉末床熔融，一種通過(guò)將粉末材料逐層鋪設(shè)并通過(guò)激光束熔化形成實(shí)體的增材制造工藝。PBF激光粉末床熔融，利用高能激光束作為熱源，選擇性熔化粉末床上的粉末材料，以逐層堆積的方式制造三維實(shí)體零件。L-PBF075工藝特性粉末粒度與分布影響打印件的致密度和表面粗糙度，需嚴(yán)格控制粉末的粒度和分布范圍。粉末流動(dòng)性良好的粉末流動(dòng)性可確保打印過(guò)程中粉末的均勻鋪展，提高打印成功率。粉末穩(wěn)定性粉末在存儲(chǔ)和使用過(guò)程中需保持化學(xué)穩(wěn)定性，以避免受潮、氧化等問(wèn)題影響打印質(zhì)量。5工藝特性085.1零件尺寸增材制造高分子材料零件的尺寸應(yīng)根據(jù)具體需求和設(shè)備能力確定，確保零件在打印過(guò)程中的穩(wěn)定性和精度。尺寸范圍零件尺寸應(yīng)滿足設(shè)計(jì)圖紙中的精度要求，包括尺寸公差、形位公差等，以保證零件的功能和互換性。精度要求在設(shè)計(jì)零件尺寸時(shí)，應(yīng)充分考慮增材制造后的后續(xù)加工工序，如熱處理、機(jī)械加工等，以確保最終零件的尺寸精度和表面質(zhì)量。后續(xù)加工考慮5.1零件尺寸095.2PBF工藝優(yōu)勢(shì)通過(guò)激光束對(duì)粉末進(jìn)行逐層熔融，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的制造，保證產(chǎn)品的尺寸精度和表面質(zhì)量。粉末床熔融技術(shù)由于采用增材制造方式，只需根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)添加適量粉末，有效減少材料浪費(fèi)。最小化材料浪費(fèi)PBF工藝能夠輕松制造傳統(tǒng)工藝難以加工的復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)提供更多可能性。復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造5.2PBF工藝優(yōu)勢(shì)105.3PBF工藝局限材料成本高適用于PBF工藝的高分子粉末材料價(jià)格較高，且需要特定的制備和處理流程，增加了制造成本。運(yùn)營(yíng)成本高由于PBF工藝需要高度專業(yè)化的操作人員和維護(hù)團(tuán)隊(duì)，以及持續(xù)的設(shè)備維護(hù)和校準(zhǔn)，導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)成本居高不下。設(shè)備成本高PBF工藝所需的高精度激光器和控制系統(tǒng)價(jià)格昂貴，提高了整體設(shè)備的成本。5.3PBF工藝局限115.4經(jīng)濟(jì)性和效率03定制化生產(chǎn)降低成本增材制造可實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制，避免傳統(tǒng)制造中的庫(kù)存積壓和浪費(fèi)。01精細(xì)管理原材料使用通過(guò)優(yōu)化粉末材料的選用、回收再利用以及減少?gòu)U料產(chǎn)生，降低原材料成本。02節(jié)能降耗采用高效能源利用技術(shù)，減少設(shè)備能耗，提高能源利用效率。5.4經(jīng)濟(jì)性和效率125.5功能約束123根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用需求，明確增材制造零件的幾何精度要求，包括尺寸精度、形狀精度和位置精度等。幾何精度詳細(xì)規(guī)定所需材料的物理性能、化學(xué)性能以及機(jī)械性能，以確保產(chǎn)品能滿足特定的功能要求。材料性能設(shè)定產(chǎn)品在特定使用條件下的耐久性要求，如抗疲勞、抗蠕變以及耐環(huán)境老化等性能。耐久性5.5功能約束135.6尺寸、形狀和位置精度定義與分類尺寸精度是指增材制造制品的實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)尺寸之間的符合程度，包括各部位的尺寸偏差和尺寸公差等。影響因素尺寸精度受多種因素影響，如原材料性能、設(shè)備精度、工藝參數(shù)設(shè)置、后處理工藝等。這些因素共同作用于制品的尺寸精度，需綜合考慮以實(shí)現(xiàn)最佳控制?？刂品椒樘岣叱叽缇?，可采取優(yōu)化設(shè)備選型與校準(zhǔn)、精確控制工藝參數(shù)、加強(qiáng)后處理工藝等措施。同時(shí)，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，確保其處于良好工作狀態(tài)。0102035.6尺寸、形狀和位置精度145.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式準(zhǔn)確性數(shù)據(jù)應(yīng)涵蓋增材制造的全過(guò)程，包括材料性能、工藝參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)等，以確保數(shù)據(jù)的全面性和可用性。完整性一致性在不同時(shí)間、不同設(shè)備或不同操作條件下獲取的數(shù)據(jù)應(yīng)保持一致性，以便于進(jìn)行橫向?qū)Ρ群头治觥４_保所獲取的增材制造數(shù)據(jù)具備高度準(zhǔn)確性，以反映實(shí)際制造過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)與性能。5.7數(shù)據(jù)質(zhì)量、分辨率、表示形式156設(shè)計(jì)準(zhǔn)則根據(jù)產(chǎn)品的特定應(yīng)用需求，進(jìn)行個(gè)性化、定制化的設(shè)計(jì)，以滿足用戶的獨(dú)特需求。定制化設(shè)計(jì)輕量化設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)在保證產(chǎn)品性能的前提下，通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的輕量化，降低材料消耗和成本。將產(chǎn)品劃分為多個(gè)模塊，便于制造、裝配和維修，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品可靠性。0302016設(shè)計(jì)準(zhǔn)則166.1材料和結(jié)構(gòu)特性詳細(xì)闡述了適用于激光粉末床熔融技術(shù)的高分子材料種類，包括但不限于聚酰胺、聚醚醚酮等，以及材料選擇時(shí)需要考慮的性能指標(biāo)。材料種類與選擇對(duì)采用激光粉末床熔融技術(shù)制造的高分子材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入剖析，包括其微觀結(jié)構(gòu)、孔隙率、密度等關(guān)鍵特性，為實(shí)際應(yīng)用提供了重要參考。結(jié)構(gòu)特性分析根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)特性，提出了一系列針對(duì)性的性能優(yōu)化建議，包括改進(jìn)材料配方、調(diào)整工藝參數(shù)等，以提升制品的綜合性能。材料性能優(yōu)化建議6.1材料和結(jié)構(gòu)特性176.2材料的各向異性各向異性是指材料在不同方向上呈現(xiàn)出不同的物理或化學(xué)性質(zhì)。概念解釋增材制造過(guò)程中，材料的逐層堆積導(dǎo)致不同方向上的微觀結(jié)構(gòu)和性能存在差異。形成原因材料的類型、制造工藝參數(shù)以及后處理等因素均會(huì)對(duì)各向異性產(chǎn)生影響。影響因素6.2材料的各向異性186.3成形方向、位置和排布

6.3成形方向、位置和排布功能性考慮根據(jù)零件的功能需求和使用環(huán)境，確定最佳的成形方向，以確保零件在增材制造過(guò)程中的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和性能。支撐結(jié)構(gòu)最小化在選擇成形方向時(shí)，應(yīng)盡量減少支撐結(jié)構(gòu)的使用，以降低制造成本和后續(xù)處理難度。避免懸空結(jié)構(gòu)對(duì)于容易出現(xiàn)懸空結(jié)構(gòu)的零件，應(yīng)通過(guò)調(diào)整成形方向來(lái)避免這種情況，以提高打印成功率。196.4表面粗糙度表面粗糙度是指加工表面上具有的較小間距和峰谷所組成的微觀幾何形狀特性。表面粗糙度對(duì)產(chǎn)品的性能、壽命、外觀等方面都有重要影響，是評(píng)價(jià)增材制造制品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。定義意義6.4表面粗糙度206.5后處理熱處理包括退火、時(shí)效等工藝，用于消除內(nèi)應(yīng)力、提高材料性能。機(jī)械加工采用銑削、車削等方法，去除多余部分，達(dá)到精度要求。表面處理包括噴砂、拋光等，提升制品表面質(zhì)量。6.5后處理216.6設(shè)計(jì)關(guān)注根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景，明確高分子材料制件的使用性能要求，如力學(xué)性能、耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性等。使用性能要求針對(duì)激光粉末床熔融工藝特點(diǎn)，進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，如避免過(guò)度復(fù)雜的幾何形狀，減少支撐結(jié)構(gòu)等。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化在設(shè)計(jì)階段考慮制件的后續(xù)加工需求，如表面處理、連接組裝等，確保設(shè)計(jì)方案的完整性。后續(xù)加工考慮6.6設(shè)計(jì)關(guān)注22附錄A(資料性)應(yīng)用案例定制化零件生產(chǎn)針對(duì)特定型號(hào)的航空航天器，定制專用零件，滿足嚴(yán)苛的性能要求，提升整體裝備的可靠性和安全性。快速研發(fā)驗(yàn)證縮短新產(chǎn)品研發(fā)周期，加速技術(shù)迭代，為航空航天領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展提供有力支持。輕量化結(jié)構(gòu)件制造通過(guò)激光粉末床熔融技術(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀、高精度的航空航天結(jié)構(gòu)件制造，有效降低結(jié)構(gòu)重量，提高能源