一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法技术

本发明专利技术提供了一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法，包括以下步骤：S1、在计算机中建立所需制备的多孔结构的三维模型；S2、对建立的三维模型进行分层预处理；S3、设置3D打印参数，对三维模型进行分层处理，保存并导出相应格式的文件；S4、将所述导出的文件导入3D打印设备，进行3D打印。本发明专利技术提供的一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法，可根据实际要求制造具有各种各样宏观结构的多孔结构的金属零件，实现一次成型，克服了传统加工带来的力学性能不稳定、形状单一的弊端，并提高了加工效率和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了，包括以下步骤：S1、在计算机中建立所需制备的多孔结构的三维模型；S2、对建立的三维模型进行分层预处理；S3、设置3D打印参数，对三维模型进行分层处理，保存并导出相应格式的文件；S4、将所述导出的文件导入3D打印设备，进行3D打印。本专利技术提供的，可根据实际要求制造具有各种各样宏观结构的多孔结构的金属零件，实现一次成型，克服了传统加工带来的力学性能不稳定、形状单一的弊端，并提高了加工效率和经济效益。【专利说明】
本专利技术涉及一种多孔结构的制造方法，尤其涉及。
技术介绍
钛及其合金由于具有优良的力学性能和生物相容性，广泛应用于临床医学骨修复和骨植入领域。然而，致密的钛及其合金的弹性模量远高于人骨模量，易造成“应力屏蔽”效应，引起骨坏死、畸变和植入体松动等问题。多孔钛及其合金由于具有独特的孔隙结构，拥有与被替换的骨骼硬组织相匹配的性能，能够有效减弱或消除应力屏蔽效应，同时还有利于成骨细胞在孔内生长形成内锁型镶嵌固定，促进组织的再生与重建。因此，多孔钛及其合金具有广阔的应用前景，成为当前研究热点。然而，传统的多孔金属材料制备工艺的影响因素过多、流程复杂、无法一次成型，并普遍存在孔隙结构不能精确控制、内部孔隙连通率差等问题。
技术实现思路
有鉴于此，有必要针对现有技术中存在的问题，提供，解决现有技术不能一次成型的问题，能够更加精确地控制零件的成形尺寸，实现多孔结构的一次成型。为实现上述目的，本专利技术采用以下方案:，包括以下步骤:S1、在计算机中建立所需制备的多孔结构的三维模型；S2、对建立的三维模型进行分层预处理，所述分层预处理包括确定打印方向，并在三维模型的底部设置支撑结构；S3、设置3D打印参数，对三维模型进行分层处理，将三维模型沿打印方向分解成多个层厚相等的三维结构，保存并导出相应格式的文件；S4、将所述导出的文件导入3D打印设备，进行3D打印。优选地，在S3中，分解的层厚为30?80 iim。优选地，在S3中，所述3D打印参数包括零件的摆放位置、摆放方式以及激光的扫描方式、扫描速度、功率和补偿因子。优选地，所述扫描速度为275?510mm/s，功率为90?100W，补偿因子为10?40 u m ;扫描方式为由外向内。优选地，所述扫描速度包括内部扫描速度和外部边界扫描速度，其中，内部扫描速度为275?385mm/s，外部边界扫描425?510mm/s。优选地，所述S4具体包括以下步骤:S401、等待3D打印设备预热至工作所需条件；S402、将导出的文件导入3D打印设备；S403、3D打印设备按照设定的打印参数，使用纯钛材料粉末以增材打印的方式进行3D打印。优选地，所述3D打印设备为德国SLM Solutions Gmbh公司生产的型号为SLM-125HL的3D打印设备。优选地，所述纯钛材料粉末为二级纯钛，其粉末颗粒在20?100 ii m之间。优选地，在3D打印设备的加工过程中，向3D打印设备的加工舱中通入纯氩气作为保护气体。优选地，在S401中，所述工作所需条件为3D打印设备的基台温度不小于200°C，力口工舱内氧气含量低于0.2%。本专利技术提供的，采用增材制造方法进行结构的制造，成功采用金属粉末材料制造多孔结构，并不受宏观零件外形的影响，其通过电脑控制高能激光束扫描路径，高温下融化粉末金属材料，并逐层堆积，根据三维模型制造出实体金属零件；还可根据实际要求制造具有各种各样宏观结构的多孔结构的金属零件，实现一次成型，克服了传统加工带来的力学性能不稳定、形状单一的弊端，并提高了加工效率和经济效益。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例提供的制备方法流程图。图2是本专利技术实施例中使用的3D打印设备结构示意图。图3是本专利技术实施例制备的纯钛多孔结构示意图。【具体实施方式】下面将结合附图和具体的实施例，对本专利技术的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本专利技术提供了，其采用了德国SLM Solutions Gmbh公司生产的型号为SLM-125HL的3D打印设备，使用的配套软件是该设备自带的SLM AutoFab MCS1.1或SLM AutoFab641.8软件。所述方法具体包括以下步骤:S1、在计算机中建立所需制备的多孔结构的三维模型；根据所需制备零件的实际结构，使用诸如solidworks、UG、ProE等工程制图软件，设计和建立实际多孔结构的三维模型，并保存为STL格式。其中，三维模型的参数需以多孔结构的实际参数为准，包括外在整体的形状、尺寸，内部结构形状、多边形边长和壁厚等等。S2、对建立的三维模型进行分层预处理:所述分层预处理包括确定打印方向，并在三维模型的底部设置支撑结构。具体地，确定好打印方向后，在三维模型沿打印方向的底部设置支撑结构，并根据情况对支撑结构的高度、分布和疏密程度进行设计。S3、设置3D打印参数，对三维模型进行分层处理，保存并导出相应格式的文件。具体地，所述3D打印参数包括零件的摆放位置、摆放方式以及激光的扫描方式、扫描速度、功率和补偿因子。优选地，本专利技术实施例中，设定3D打印设备的内部扫描速度为275?385mm/s，内部扫描功率为90?100W ;外部边界扫描速度为425?510mm/s，外部边界扫描功率为90?100W ;支撑扫描速度为425?500mm/s，支撑扫描功率为90?100W ;扫描方式为由外向内进行；光斑补偿因子设定为10~40 i! m ;摆放位置根据所加工零件的数量和大小确定，做到互不遮挡，互不干涉，并使零件水平方向与基台运动方向成35~45度角。对三维模型进行分层处理，即将三维模型沿打印方向分解成多个层厚相等的三维结构。具体地，使用SLM AutoFab641.8软件对已建立好的三维模型进行分层处理:沿着打印方向将该三维模型分割成若干层厚相等的层片，层厚一般为30~80 y m,需根据3D打印设备中使用的纯钛材料粉末的粒度具体设定。最后，保存并以SLM格式导出，所述SLM格式为3D打印设备可识别的文件格式。S4、将所述导出的SLM格式文件导入3D打印设备，进行3D打印。在本专利技术实施例中，使用了德国SLM Solutions Gmbh公司生产的型号为SLM-125HL的3D打印设备进行零件加工。结合图2所示，所述S4中3D打印设备的工作过程具体包括以下步骤:S401、等待3D打印设备预热至工作所需条件。优选的，在3D打印设备的加工过程中，可以向加工舱2中通入纯氩气(纯度为99.999%)作为保护气体，纯氩气的通入工作在准备阶段就需要进行。具体地，在检查设备无异常后，打开氩气阀门、通入压缩气体、并开启设备；启动SLM AutoFab MCS1.1软件，并调平基板7，使其与工作舱2底面相平，开始加热并打开加工舱2的保护气进气口 3和保护气出气口 9。直至基台7的温度达到200°C，加工舱2内的氧气含量低于0.2%时，即达到了工作所需条件。S402、将导出的SLM格式文件导入3D打印设备；点击开始按钮。S403、根据导入的文件，3D打印设备按照设定的打印参数，使用纯钛材料粉末以增材打印的方式进行3D打印。其中，本专利技术实施例中使用的纯钛材料粉末为二级纯钛，其粉末颗粒在20~100 ii m之间。`具体地，在加工舱2内，铺粉装置4停放在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种选择性激光熔化制备纯钛多孔结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、在计算机中建立所需制备的多孔结构的三维模型；S2、对建立的三维模型进行分层预处理，所述分层预处理包括确定打印方向，并在三维模型的底部设置支撑结构；S3、设置3D打印参数，对三维模型进行分层处理，将三维模型沿打印方向分解成多个层厚相等的三维结构，保存并导出相应格式的文件；S4、将所述导出的文件导入3D打印设备，进行3D打印。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张春雨，李子夫，戚留举，马德贵，孙学通，陈贤帅，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，
类型：发明
国别省市：