1、3D打印机激光烧结设备S320操作手册B5版本 前 言十分感谢您选择了武汉华科三维科技有限公司生产的HK S320选择性激光烧结设备。S320是我公司推出的一款SLS快速成型机，主要用来加工各种零件和模具。与传统的零件加工工艺相比，它最大的优点就是一次成型，不需要任何的工装模具，加工周期短。此外，它还不受零件的形状，复杂程度限制，只要用三维软件（如CAD，Solid works等）制作出零件模型，保存为STL格式，HK S320就能够直接将它转换为实体零件。HK S320采用双缸供粉双向铺粉系统，提高了铺粉效率；采用自主知识产权控制软件HUST3DP，图形化界面，直观、可读性强、操作简单。 一
2、台好的机器只有在正确的使用和维护过程中，才可能为您创造更多的财富，并使机器保持稳定的精度和长久的寿命。另外，对操作者的人身安全也才有了可靠保障。因此，在开始使用本机器前，请您务必首先认真阅读和理解本操作手册的各个章节。本说明书重点介绍了HK S320的使用安全说明、HK S320的结构、运行操作说明、常见的故障维修和日常护理等内容。 由于设备会持续进行改进，因此当本操作手册使用说明与设备间出现小的差别时，恕不另行通知。第一章 认识HK S3201.1 HK S320系统组成及性能参数1.1.1基本组成HK S320系统由三部分组成：计算机控制系统、主机、激光器冷却器。如图1.1所示。. 图1.
3、1 HK S320 1. 计算机控制系统由高可靠性计算机、性能可靠的各种控制模块、电机驱动单元、各种传感器组成，配以HUST 3DP软件系统。该软件用于三维图形数据处理，加工过程的实时控制及模拟。2. 主机该主机由六个基本单元组成：工作缸、送粉缸、铺粉系统、振镜式激光扫描系统、加热系统、机身与机壳。3.冷却器：由可调恒温水冷却器及外管路组成,用于冷却激光器,提高激光能量稳定性,保护激光器,延长使用寿命,保证其稳定运行。1.1.2 HK S320系统性能参数HK S320系统性能参数项目性能参数外形尺寸（mm）1670(长)1100（宽）2180（高）重量(kg)约1500电源要求380V, 三
4、相五线，50Hz，40A最大成型空间(mm)320(长)320(宽)450(高)成型精度(mm)0.2/200, 200mm以上0.1%成型材料粉末材料激光器Coherent， C30L，30W扫描系统Scanlab最大扫描速度4m/s输入文件格式STL输入方式网络或U盘额定功率10KW1.2 HK S320内部结构简介1.2.1 HK S320前视图 1.2.2 HK S320后视图1.2.3 工作腔内部结构示意图第二章 安全事项2.1 安全使用原则2.1.1 操作者和专业的维护人员本机严禁未经培训的操作人员使用和操控。在使用HK S320之前，操作者必须经过一定的安全培训，了解机器存在的可
5、能对人身体健康造成影响的安全隐患，知道怎么处理紧急情况和意外事件。操作者主要是负责操作HK S320执行工件烧结过程，包括设置建造参数、监测建造过程、取出工件以及简单的故障排查等操作；专业的维护人员主要负责对机器进行维修维护，包括激光器、加热器、电路等进行维护、故障排除等。系统的安全警示,当系统出现警告或报警时，应由操作人员根据消息栏的提示进行故障排除和复位，否则可能对机器或者人造成安全伤害。如果机器出现故障，非专业维护人员禁止尝试维修设备，否则有可能对机器造成更大的损害，甚至有可能危及人员的身体健康和生命安全。2.1.2 一般安全原则在操作机器前必须经过一定的培训，未经培训或者培训不合格，禁
6、止操作机器。严格按照本说明书的操作规范进行操作严格遵循在此部分和本说明书其余部分提到的所有安全准则在建造之前必须确保使用手册里提到的所有安全条件已满足禁止在建造时打开机器玻璃观察窗口非专业的维护人员，禁止任何形式的访问、检修或者调试激光系统出现故障时，非专业的维护人员，禁止维修机器禁止在建造过程中进入任何张贴了警示符号的区域出现警报时，请先观察软件对应区域的消息栏，参考维护手册找出可能原因，非常见故障时请联系专业的维护人员进行维修2.1.3 安全标志张贴在HK S320上面，提醒操作者注意相关安全操作。 安全标志 标志释义当心烫伤，表明标志处附近的表面温度可能很高，如果人身体直接接触会引起严重
7、烫伤。当心激光，表明标志处附近存在看不见的激光，可能会对人体造成严重的烧伤或者失明。当心电击，表明标志处附近存在高电压，可能会对人体造成严重的电击。2.2 机床的安全装置为了给操作者提供一个安全的操作环境，我们对HK S320中存在的安全隐患，设置了安全保护措施：激光通道的设计保证激光的传播都在激光腔体内，不会溢出激光腔，防止激光对人体造成伤害玻璃观察窗口既能保证透过窗口观察到整个烧结区域，又避免了人体直接接触高温区域和远离激光扫描区域电气柜的设计都是带锁的。限制进入机器内部维修区域，是为了防止意外电击危险软件保护措施：一旦有安全条件不满足，建造过程会立即停止，防止对机器和人体造成伤害清粉台的
8、设计符合工业通风准则，尽可能避免了清粉过程中粉末对人身体造成的伤害警告：如果以上任何一个安全特征失效，您操作机器的行为可能导致对机器和人身的危害！2.3 操作安全规范2.3.1 环境安全 存放设备的车间要通风，保证室内的氧气浓度不能太低 室内的温差不能变化太大，最好是在恒温（25）的情况下工作2.3.2 激光安全HK S320采用55w的连续CO2激光器，波长为10.6m。从激光器发出的激光光斑很小，能量很高，能对人体造成严重的伤害，甚至失明，或者引发火灾。操作者禁止维修激光系统，只有被认证的专业维修人员才能维修激光系统。专业维修人员在维修激光系统过程中应该遵循以下原则：所有在场的人员必须带防
9、护眼镜，防护眼镜不能透过10.6m的波长的光操作之前需把设备的防护门关好，防止激光反射出腔体任何情况下，眼睛绝对不能直视激光禁止在玻璃观察窗被破坏或者未关闭的情况下操作HK S320系统禁止在开启激光时，进入任何张贴了小心激光警告标志的区域。2.3.3 粉末安全所有华科三维公司认证的粉末材料在正常操作中是安全的。但是，粉末材料一般都是易燃物，可能在非惰性环境下被静电点燃；吸入一定量的粉末可能引起某些人呼吸道过敏；溢出的粉末会引起地板打滑等， 因此在与粉末的相关操作过程中应该遵循以下原则： 确保房间通风良好 保持设备和室内环境干净，减少空气中的粉尘 在粉末附近禁止吸烟或者点燃任何材料 在制备粉末
10、和筛选粉末等接触粉末的过程中，佩戴适合粉尘密度的防粉尘口罩和防护眼镜将易燃的液体存放到远离粉末的地方盛装粉末的容器，当不使用时请保持容器紧闭把零件从工作腔室中移出来后，放置在通风良好的地方使其冷却到室温请极度小心对待受热的粉末。警告：在HK S320中使用没有被华科三维公司认证的材料可能会引起健康或安全威胁，或对机床造成破坏而不能保修。2.3.4 电气安全在正常操作过程中，HK S320的设计会保证操作者不会被电击。设备中所有的弱电和强电都有专门的电器柜，并且都带锁。当操作设备时，请遵循以下原则： 只有专业的维护人员才能打开电气柜，进行维护操作注意高压电警告标志，防止电击。电线线路有任何改动时
11、，请确保设备可靠接地。遵循任何用电设备的使用常识和一般的安全措施 警告：由于没有可靠接地而引起的触电事故，本公司不负任何责任！2.3.5 机械安全机床的外防护门是用铰链连接的，手不要接近铰链位置以防夹伤。开启和关闭机床外防护门时要彻底，用双手操作，禁止使门半开半闭。当机床的外防护门打开时，小心碰到头和其他部位机器上面有很多螺钉和凸起，注意别刮伤到手或者碰撞造成伤害2.3.6 高温烫伤安全设备有很多加热设备，在烧结过程中，设备某些部位的温度很高，要避免烫伤。操作者在操纵前必须熟悉建造过程中和建造完成后那些表面是高温表面，小心防止烫伤，一般都有小心高温烫伤标志建造完成后不能立即打开防护门，要等到温
12、度冷却到安全温度才打开必须等到温度冷却到一定温度（80以下）才能将工件从成形缸中取出来，在取工件的过程中，请配带手套。必须等到工作腔的温度降到50以下才能清理工作腔的粉末。第三章 运行制造3.1 制造前准备3.1.1开机前的准备工作吸尘器清除工作台面及加热辊上粉尘。将平移钢带槽里的粉尘清洁干净。将接料桶放置在接料口正下方。将加热罩上面的粉尘清理干净。用脱脂棉沾无水酒精将机床的红外保护镜擦拭干净（每次烧结前）。用脱脂棉沾无水酒精将机床的激光窗口镜擦洗干净（每次烧结前）。制冷器中的水箱是否水充足，若不够则补充水进去。每次系统开机之前，必须仔细检查工作腔内、工作台面上有无杂物，以免损伤铺粉辊及其他元
13、器件。3.1.2配粉根据所需加工零件的材质准备好粉末材料。新的未开封PS无需放到筛分机过筛，烧结过的需要放到筛分机过筛（80目筛网）。覆膜砂材料必须先放到筛分机过筛（80目筛网）。3.1.3开机操作启动计算机按开机按钮，其指示灯亮，运行HUST 3DP软件系统，点击工作缸上升按钮将工作台面升至最上面位置，将制件托盘放在工作台面上，点击工作缸按钮，使托盘上表面低于缸口5mm以下位置，点击左右粉缸下降按钮将左右粉缸降到粉缸最下面位置。用勺子将配好的粉末盛入供粉缸，用棒槌或其他工具将粉末刮平并压实（此操作过程请配带防尘面具）。手动铺粉 用控制台面板中送粉桶送粉和铺粉辊的左右移动，配合使用来将工作台面
14、的粉末材料铺均匀，左右粉桶每次送粉高度不能超过1mm，以免粉末溢出。将加热罩移动至合适位置。磁盘或网络将准备加工的STL文件调入计算机。3.1.4 烧结前检查确认在您准备建造之前，请务必检查以下几个条件是否满足：HK S320的中心计算机至少有50 MB的硬盘空间激光循环水冷机的水位是否高于阈值HK S320所在的车间环境温度是否在20C-30C之间3.1.5图形预处理HUST 3DP软件系统可通过网络或软盘接收STL文件。开机完成后，通过菜单的【文件】(详细操作见第三部分)下拉菜单，读取STL文件，并显示在屏幕实体视图框中，如果零件模型显示有错误，请退出HUST 3DP软件系统，用修正软件自
15、动修正，然后再读入，直到系统不提示有错误为止。通过“实体转换”菜单，将实体模型进行适当的旋转，以选取理想的加工方位。加工方位确定后，利用【文件】下拉菜单的【保存】或【另存为】项存取该零件，以作为即将用于加工的数据模型。如果是【文件】下拉菜单中的文件列表中有的文件，用鼠标直接点击该文件即可。3.2零件制作3.2.1新零件制作步骤选择软件界面右下角参数设置区域，设置系统的零件制作参数：设置分层厚度，填充间距，填充速度，填充功率，轮廓速度，轮廓功率，填充偏置，轮廓次数，扫描方式，设置完后点击【更新扫描参数及扫描策略】保存设置。根据材料的不同，一般情况参数固定不动，无需更改。选择加热强度设置区域，设置
16、前辐射强度，后辐射强度，侧辐射强度以及中辐射强度系数。点击【更新强度系数】保存设置，一般为固定不动。选择加工准备区域，点击【加工预估】项，即可进行该零件的预估制造以及加工时间预估。点击【加温层识别】项，即可进行该零件的关键层自动识别，选择【删除关键层】项对关键层列表清理，去掉不必要的关键层，然后对加温层列表里各层进行切片观察设置【高度】【强加热温度】【激光功率】等参数，参数设置完毕后点击【刷新】。选择加工区域，设置【工作温度】，设置好【加工范围】（一般不改变它的初始值），勾上【自动停机】，点击【修改加工参数】保存参数，点击【加工】按钮开始自动制造，关上门，零件做完，系统自动停止工作。每次做件时
17、，必须在预热的同时打开激光和振镜，并保证设备预热一个小时以上。加热过程必须慢慢地均匀地上升，以免引起机械系统的剧烈变形。工作过程中，要尽量减少前门的开启次数，以减少热量的散失，保持温度场的均匀，避免因此而引起的零件的变形。可根据加工时的实际情况决定风扇开关。3.3软件界面进入HUST 3DP软件系统后，打开一个STL文件，将出现如下图所示的主窗口：3.3.1 菜单项文件：打开：打开一个用户想要加工的STL文件。保存：保存用户对该STL文件的修改。另存为：不覆盖源文件，把修改后的文件存为另一个文件。退出：退出本程序，结束操作。另外，中间还有几个最近打开文件列表，以显示用户最近打开过的STL文件，
18、方便使用。加工：高级参数设置。成形空间：设备成型空间的大小。成形中心： 成形零件在台面上的位置坐标。材料收缩比：用于修正零件因材料或后处理工艺引起的收缩或膨胀误差，分X、Y、Z不同方向乘以补偿系数(百分比)修正，具体数值应根据实验数据来定(无修正时为1)。修正系数(理论值/实际测量值)原修正系数温度校准：当工作缸粉床温度与实际有差别时，可以填数值修正温度。初始预热：加工时初始加热时间，一般取20分钟 。左送粉系数：调节左粉缸的送粉量，系数越大，送粉量越大，一般取2。右送粉系数：调节右粉缸的送粉量，系数越大，送粉量越大，一般取2。收粉系数：回收送粉缸铺粉时多余的粉末，节约粉末，一般取1.5。其他
19、参数为固定设好，一般不需要改动。【帮助】 显示基本的帮助信息。3.3.2 工具栏 打开stl文件。保存stl文件。 对图形切片，上切下切一个单层厚度。直接切片到设定的切片层。旋转图形到设定的角度 对零件进行缩放 高级参数设置 连续加工帮助3.3.3 工具栏 各参数的设置与控制 【控制台】使左、工作缸、右送粉桶所按设定的高度运行，上升或下降。中间为停止。按下按钮打开激光与振镜，弹起为关闭激光与振镜铺粉辊左移或右移，按一下对应按钮，铺粉辊完成一次对应的极限位置的移动。中间为铺粉辊停止。 【加工准备】：预测零件所需制作时间。：扫描九个点，大小为50mm，一般激光调试使用2D：扫描当前的切片层。选中仅
20、扫描轮廓只扫描轮廓线。目标高度：当前的切片高度。【加工】工作温度：设备正常加工温度.加工范围：设置加工开始与结束的高度，一般默认3D：全自动制造设定范围内的实体零件。暂停制造：多层制造时暂停制造，再按此按钮时继续多层制造。停止制造：停止多层制造。但必须在完成一层的烧结后才能停止。加工耗时：显示当前的加工时间。当前加温列表对应实体：对于零件加工中遇到的突变层提前读取出来。点击修改加工参数保存设置【一般参数设置】辐照强度系数：工作场各区域的加热强度。分层厚度：为切片间距，等于工作缸下降的高度，过大会影响零件精度，过小会加大加工时间，一般为0.060.3mm(一般为0.1)。填充间距：相邻扫描线之间
21、的间距，间距过大会影响零件强度，过小会增加加工时间，一般在0.10.25mm之间取值(一般为0.15mm)填充速度：扫描切片实体部分的振镜头的速度。取值范围为40010000 mms。建议取4000mms。 填充功率：激光输出功率。轮廓速度：扫描切片轮廓线部分的振镜头的速度。一般800mm/s轮廓功率：激光输出功率。填充偏置：激光烧结时，在零件轮廓线上会产生热量扩散，使得不应烧结的粉末也被烧结，而使得零件壁厚增加。光斑补偿用于减小壁厚，如设为0.1mm则零件外壁向内移0.1mm同时零件内壁向外移0.1mm，既零件壁厚减小0.2mm。根据不同材料选择不同系数，具体数值应根据试验来定，无补偿时为0
22、。轮廓次数：扫描轮廓次数，一般为1。扫描方式：可以选择4种扫描方式，一般选择带状X-Y。修改参数后点击更新强度系数，更新扫描参数及扫描策略保存设置。【信息窗口】 显示各种信息。【状态栏】状态栏总共4格，第一格初始化提示，第二格显示设备状态，第三格显示当前切片的Z坐标或选择的Z位置，第4格显示当前零件的长、宽、高。3.3.4系统暂停和继续加工在自动制造过程中，如果想暂时停止制造，点击加工区域上的【暂停制造】按钮，系统在加工完当前层后停止加工下一层。如果想继续制造，按【暂停制造】按钮重新开始制造。3.3.5关机零件制造完毕后主机会自动关闭电源，点击窗口右上角的关闭按钮“x”或【文件】中的【退出】，
23、自动退出HUST 3DP软件系统，回到windows界面，关闭计算机，最后关闭总电源。在零件加工过程中，可以点击扫描参数区域，随时调整零件的制作参数.最好先使用暂停键使机器暂停后再设置。在设备工作过程中， 最好安排人值守，以防意外情况发生。3.4清粉及后处理3.4.1 清粉前的准备 查看零件图，知道粉块（烧结完成后从成形缸中取出的块状物）中零件的形状和位置，以免在清粉（从粉块里取出零件）过程中损坏零件确保零件充分冷却后再清粉，以防止零件在清粉过程中发生永久性的变形如果粉块中心温度大于60摄氏度，请不要继续操作。如果您没有温度计，往粉块插入一个金属棒或者清粉工具，待15分钟后如果手触摸金属棒或者
24、清粉工具仍然觉得很烫，请不要继续操作。3.4.2 转移零件到清粉台建造完成之后，按下面板开机按钮，打开电脑主机电源，运行桌面HUST3DP软件，点击控制面台将工作缸缓慢升起，注意将零件四周溢出的多余粉末用勺子装到袋子中，小心处理粉末不要使其溢到缸后面的钢带里去。活塞上升完成后，小心移出制件托盘，将零件转移到清粉平台上。 3.4.3 清粉使用工具（例如：刮刀、小刀、刷子）先对粉包中的零件做个大致的剥离将零件用压缩空气将零件表层的粉末喷掉。有些不能处理的细小地方还需要用铁丝或其他工具将粉末清除。3.4.4 粉末处理烧结完成后，不同位置的粉末材料性能有些不同，要分类收集。通常分成三类：全新粉，成形缸
25、和工作腔体内剩余的粉末称为余粉，溢粉缸剩余的粉末称为溢粉。 清理粉末时，三种不同的粉末要分开收集到不同的容器中将余粉和溢粉分别放到振动筛中过筛，将过筛后的粉末存储到干燥密封的容器或袋子中使用吸尘器将机床，特别是工作腔的表面粉末清除干净3.5 零件的后处理根据不同材料和用途做不同的后处理如下：一、HK1材料主要用于制造铸造原型件和普通功能件。1、HK1材料用于制造功能件的渗树脂后处理工艺1）称量零件重量(克)。2）取与零件等重量A料a(克)，（A料重量 = 零件重量）。3）在A料中加入一定量的B料,用玻璃棒快速的搅拌均匀（必须搅拌均匀，防止零件固化后表面产生花纹），得到混合溶液C。黄色： A料：
26、B料3：1白色： A料：B料3：14）用刷子反复将混合溶液C慢慢地均匀地涂抹在零件的表面，使零件完全浸透。一般先从零件的一面往另一面涂抹，且优先从零件较厚的地方开始。5）至零件完全浸透后，将零件表面多余的混合溶液C完全吸干，使零件表面无多余的混合溶液C。方法如下：用吸水纸紧贴零件表面，待纸湿润后换纸继续，其间要不停的换纸，直至零件表面无多余的混合溶液C即可。（这样能避免零件表面不光滑）。6）将零件放在吸水纸上置于室温下46个小时，以其表面不沾手为宜，其间多换纸，以防止纸粘结在零件表面上。7）然后将零件放入602 的烘箱中烘烤,最少5小时。8）烘烤好后的零件置于干燥器内避光放置。1、本步骤用于功
27、能件的后处理；2、液体材料易粘手，操作时应戴手套，固化剂及稀释剂对皮肤和呼吸系统有刺激作用，操作时应穿防护服，戴口罩；3、操作时室内应保持通风，湿度应小于60RH；4、一般用人工搅拌，机械搅拌效果不佳；5、建议从零件表面积较大的一面渗,直至树脂完全浸透零件，防止零件固化后表面产生花纹；6、固化剂加入后，一般应于30分钟内涂刷完毕，效果较好，否则，树脂浓度过高，浸透效果较差,时间是越短越好；7、取液体材料时应使用干净的勺子，防止污染试剂，使用结束后，试剂应封严，置于阴凉通风处保存；8、玻璃棒用完后应擦拭干净，放好，以备下次使用。2、HK1用于金属铸造件的后处理工艺1）HK1材料烧结原型件的预处理
28、经过烧结的HK1材料原型件（后面简称“原型件”）经过清粉处理工艺后，要在渗蜡前把原型件表面的浮粉用压缩空气吹干净。将一些地方进行必要的机械加工,以保证制件的尺寸精度。2）石蜡的处理和注意事项: 蜡在加热过程前要将蜡块打碎成小块蜡放入蜡池中。这样做的目的是避免蜡料加热过程中由于相变造成的体积变化， 蜡液在加热过程中喷溅出伤人。 一定量的蜡料（一般视原型件的高度而定，通常最大为蜡池高度的4/5）在放入蜡池后， 将温度加热设定到预定的值。 当温度计指示所有的蜡液均达到预定的温度时，可以准备浸蜡。 对于厚度均匀或厚度小于10mm的原型件，可以选择蜡温65左右，此时蜡液为清亮透明的无色液体。 对于厚度均
29、匀，但大于30mm或者厚度极为不均匀的原型件，可以选择蜡温为60左右，如条件允许可在真空下进行操作。对于厚度在10mm30mm以上或厚度不均匀的原型件，可以选择蜡温为60左右，此时蜡液为透明液体。3、渗蜡工艺1）渗蜡所需的工具一组大小不同，底面有槽并均匀分布小洞且很平的托盘，最好用不锈钢板。可控温的烘箱（或经过特殊设计的烘箱），尺寸应满足制件的需要。2）渗蜡时的操作过程渗蜡前要选择好原型件合适的平面放在托盘， 以保证原型件在浸蜡时稳定并且使不易于打磨的地方（如小的空洞，不规则的凹槽）的残蜡易于流出，以方便后处理。选择好平面后，将原型件放入烘箱（设定为60）中放置30分钟以上，保证原型件受热均匀
30、，将预热好的原型件连同托盘缓慢放入温度设定好的蜡池中。将原型件全部浸入蜡池中，直到原型件表面基本没有气泡冒出（一般此过程需要13分钟），小心、缓慢地将渗好蜡的原型件用托盘提出蜡池。将此渗过蜡的原型件放在30的烘箱中缓慢冷却3060分钟后，再放置到空气中缓慢冷却。3）渗大件的方法一般我们把尺寸大于300300300 (mm)的制件或者制件薄壁面积较大的制件称为大件。通常由于大件的尺寸和薄壁的原因， 在渗蜡过程中，由于制件的强度太低，如果不经过特殊的渗蜡方法， 很可能会在浸蜡过程中造成制件的破裂。另外由于大件的厚薄不均匀， 在渗蜡过程中制件冷热不均匀造成制件破裂。 对于薄壁件，我们可以在渗蜡的过程中，首先要选择好一个放置的平面， 平面的选择要有利于制件的平稳放置，有利于制件蜡液的进入。另外， 极为重要的是， 对于一些制件，一定要加入一些特制的支撑， 以免制件由于强度低，在吸收了蜡液后由于重量的增加而造成制件的破裂。一般支撑应该选择在一些必要的地方。支撑可以是一些
