专栏l仿真计算在SLM3D打印机铺粉装置设计中的应用

SLM打印机不同形状刮刀极端工况时的力学分析

评价不同形状刮刀的优劣需要综合计算和评估刮刀在正常铺粉时和各种极端工况时的受力及变形情况，进而进一步对相应工况下的铺粉效果和刮刀的寿命等进行评估，以更好地指导相应铺粉装置部件的优化方向。

本节列举了不同形状刮刀（图7）在与变形凸起的打印件发生碰磨时的受力及变形情况，该过程的受力和变形情况关系到刮刀的磨损寿命，铺粉的均匀性等设计参数，因此我们针对这一相对极端工况的受力及变形情况进行了分析，可为刮刀的改进设计作定性指导。

图7对比了四种不同设计形状刮刀刮过相同高度凸起工件时的受力及变形情况，可以看出：

（1）刮刀碰到相同变形凸起的打印件的铺粉过程中，无论X方向还是Y方向的受力，2#刮刀的受力最大，其次是1#刮刀，再次是3#刮刀，受力最小的是4#刮刀，刮过障碍物的过程中较小的受力使得刮刀磨损较少，延长使用寿命。

（2）铺粉过程中4#刮刀的变形量最大（明显大于前三种刮刀），其次是2#刮刀和1#刮刀，3#刮刀刮过障碍物时的变形量最小，较小的变形量可以保证刮刀碰到障碍物时对其他区域铺粉过程的影响较小，保证整层铺粉的均匀。

图7 不同形状受力及变形情况对比

总的来说，通过与物理实验相结合，仿真计算在SLM选区激光熔化金属 3D打印机铺粉装置的设计改进过程中有指导作用，它能够使得设计人员更详细的分析铺粉装置工作过程中的受力及变形情况，对比分析不同铺粉装置设计方案的优劣，为相应方案设计及工艺路线优化提供方向，缩短相应的研发流程。

谢琰军材料物理与化学专业，博士学位，多年材料及增材制造领域研发经验，参与并实施多项金属增材制造科研课题及相关技术开发工作；目前主要从事增材制造设备及工艺相关的仿真及咨询工作。

文章来源：安世亚太