基于SLM的空心金属浮雕快速制造研究.pdf

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1、《电加工与模具》2011年第5期设计·研究基于SLM的空心金属浮雕快速制造研究刘杰，杨永强(华南理工大学机械与汽车工程学院，广东广州510641)摘要：为避免传统雕刻式金属浮雕加工过程中的材料浪费，实现金属浮雕的快速制造，提出了一种基于SLM(SelectiveLaserMelting，选区激光熔化)的由图像直接制造空心金属浮雕的方法。该方法首先利用二维图片生成三维金属浮雕模型，然后将三维模型进行分层切片处理，最后利用切片结合扫描策略生成SLM设备的加工数据。为解决空心浮雕加工数据的生成问题，研究了一种“断链”扫描策略。该策略以一

2、定的规则将实心浮雕的加工数据进行“断链”处理，生成空心浮雕的加工数据。最后，用316L不锈钢粉在SLM设备Dimetal一280上进行了空心金属浮雕的加工实验。关键词：快速成形；SLM；空心金属浮雕；“断链”扫描策略中图分类号：TG669文献标识码：A文章编号：1009—279X(2011)05—0038—04StudyontheRapidManufacturingofHollowMetalBas—reliefBasedonSLMLiuJie，YangYongqiang(SouthChinaUniversityofTechnolo

3、gy，Guangzhou510641，China)Abstract：Toavoidthewasteofthematerialsintraditionalmetalbas—relieffabricationwhichadoptscarving，fortherapidmanufacturingofmetalbas—relief，thispaperpresentsamethodfordirectmanufacturinghollowmetalbas—relieffromimagebasedonSLM．Themethodincludes3

4、steps：First，the3Dmodelofhas—reliefisbuiltfroma2Dimage．Then，the3Dmodelissliced．AtIast，themanu—facturingdataoftheSLMdeviceisgeneratedfromtheslicesofthe3Dmodelunderthespecificscan—ningstrategy．Tosolvetheproblemforgeneratingthemanufacturingdataofhollowbas—relief，“CutOff”s

5、canningstrategy，whichcutoffthescanninglinesofthesolidbas—reliefbasedonspecificrules，ispresented．Atlast，anexperimentformanufacturinghollowmetalbas—reliefiscarriedoutontheDi—metal一280SLMdevice．Keywords：rapidprototyping；SLM；hollowmetalbas—relief；“cutoff”scanningstrategy浮

6、雕是在平面上雕刻出凹凸起伏形象的一种雕数控雕刻属于材料去除加工，会造成材料的浪塑艺术。它采用压缩的办法来处理对象，靠透视等费。同时，铝、镁、工具钢、钨钢和钛等难加工金属材因素来表现三维空间，能很好地保持三维物体在某料，很难雕刻出理想的效果。选区激光熔化(Selec—个观测角度的外型轮廓和视觉效果，具有很强的艺tiveLaserMelting，SLM)是一种利用金属粉末直接术表现力。浮雕的应用已经遍及人类生活的各个方制造出相对密度接近100％近终端产品的新型快速面，如：建筑装潢、标识匾牌、钱币、工艺制品等。成形工艺，是当前快速成形领

7、域的研究热点。目前，针对金属材料的浮雕，大多采用数控雕刻的方采用光纤激光器的SLM设备，其输出激光能聚焦式进行制造。到30～50肚m，非常适合应用于精密金属零件成形。与雕刻相比，采用SLM加工金属浮雕具有3个主要收稿日期：2011一O5—15优点：①SLM属于添加式制造，能有效避免雕刻中基金项目：2010年广东省教育部产学研结合重点资助项目(2010的材料浪费；②SLM属于分层式制造，能制造任意A090200072)第一作者简介：刘杰，男，1983年生，博士研究生。复杂度的形状。用来制造具有空心结构的浮雕，能一38一设计·研究《电

8、加工与模具》2011年第5期减少材料消耗；③SLM属于激光加工，理论上能被激光熔化的材料都可用于加工，能制造出更多种材质的浮雕。在现实生活中，金属浮雕主要起到装饰的作用。外观是其主要内容，而对其力学性能的要求不用像零件一样高。在不影响外观的前提下，