談到選區(qū)激光金屬熔化3D打印（市場上將其稱為SLM, DMLS技術(shù)） ，目前在市場上獲得產(chǎn)業(yè)化的應用包括GE的噴油嘴，西門子的葉片，寶馬i8 Roadster電動汽車上的支架等零件。

      選區(qū)激光金屬熔化3D打印技術(shù)在高附加值和個性化零件的制造方面具備很大的發(fā)展?jié)摿?，從合金的結(jié)晶控制，到零件的精密性和復雜性實現(xiàn)，3D打印不僅僅推動了工業(yè)再設(shè)計，還在零件生產(chǎn)和零件修復過程中節(jié)約了生產(chǎn)資源，并通過提高最終產(chǎn)品的性能，帶來更大的產(chǎn)品生命周期價值。

那么激光熔化金屬3D打印機要制造出更加合格的產(chǎn)品來，除了加強對金屬3D打印工藝的前饋控制和過程中控制能力，能不能通過提高選區(qū)激光熔化金屬3D打印設(shè)備的可靠性來最終獲得產(chǎn)品質(zhì)量的提升呢？本期，通過安世亞太基于Workbench的選區(qū)激光熔化金屬3D打印機在常溫工況下的動密封仿真分析來分享仿真在金屬3D打印設(shè)備開發(fā)方面的作用。

密封的重要性

    選區(qū)激光熔化金屬3D打印的過程首先是鋪粉器將金屬粉末鋪至打印平臺，然后激光器根據(jù)打印路徑將金屬粉末融化完成一層的打印，每完成一層的打印后，打印平臺會下降一個層高的高度，直至形成一個完整的三維零部件，整個打印過程都在惰性氣體環(huán)境中進行。選區(qū)激光熔化金屬3D打印機是一套較為復雜的系統(tǒng)，主要有機械單元、光路單元、控制單元、工藝軟件和保護氣密性單元等組成。而密封在選區(qū)激光熔化金屬3D打印機上應用較多，比如整個打印室的氣密性、打印平臺的密封等。

      密封一般分為靜密封和動密封，靜密封指的是被密封部位的兩個偶合件之間不存在相對運動的密封；而動密封指的是被密封部位的兩個偶合件之間存在相對運動的密封，動密封一般又分為旋轉(zhuǎn)式動密封和往復運動式動密封。

選區(qū)激光熔化金屬3D打印機的打印平臺動密封設(shè)計是整個密封設(shè)計的重中之重，同時也是一個難點問題。如果打印平臺的動密封設(shè)計不好，會嚴重影響金屬3D打印機的打印質(zhì)量和打印效果，同時也會影響密封圈的使用壽命。打印平臺密封圈的更換是一項非常費時費力且較為繁瑣的工作，因此對選區(qū)激光熔化金屬3D打印機打印平臺的動密封設(shè)計提出了更高的設(shè)計要求。

模型的建立

     某型號的選區(qū)激光熔化金屬3D打印機的打印平臺的剖面圖見圖1所示，打印平臺結(jié)構(gòu)主要有成型缸、打印臺、打印連接托板、活塞基板以及密封圈等組成。

圖 1 選區(qū)激光熔化金屬3D打印機的打印平臺剖面圖及動密封局部結(jié)構(gòu)剖面圖

      為了減小計算的工作量，本次計算模型采用2-D平面計算，對選區(qū)激光熔化金屬3D打印機打印平臺進行XOY平面內(nèi)進行剖面處理，同時對本次計算的無關(guān)緊要的部件進行忽略處理。為加快模型計算收斂，只截取密封件周邊部分結(jié)構(gòu)進行分析。為了保證后期的計算收斂性，將成型缸沿著Y軸左移2mm，即將密封件與成型缸之間由原來的過盈配合改為了間隙配合，后期再計算的第一個載荷步將成型缸沿著Y軸右移2mm，模擬密封件與成型缸的裝配實際關(guān)系，這樣保證了仿真模型和實際的物理模型是吻合的。