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一分钟看懂3D打印之选择性激光烧结工艺

发展历程

SLS工艺又称为选择性激光烧结,起源于美国德克萨斯大学澳斯汀分校。1986 年,该校学者Carl Deckard 在其硕士论文中首次提出了 SLS 工艺原理,于1988年研制成功了第一台SLS成形机。

随后,由美国的DTM公司将其商业化,于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Station 2000成形机。在过去的20多年里,SLS技术在各个领域得到了广泛的应用,各国研究人员对 SLS技术从基本形成原理、加工工艺、新材料、精度控制、数值仿真等方面进行了广泛而深入的研究,有力地推动了SLS工艺的发展。由于SLS工艺可以直接制造金属零件,近年来受到各国高校以及 R&D 机构的普遍重视。


成型原理


SLS工艺使用的是粉末状材料,激光器在计算机的操控下对粉末进行选择性扫描使其熔融,然后冷却固化而实现材料的烧结粘合,就这样材料层层堆积实现成型。如下图所示:


图 Figure 2  SLS的成型原理

选择性激光烧结加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面,数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点,从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚,这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结,如此反复操作直接工件完全成型。当工件完全成型并完全冷却后,工作台将上升至原来的高度,此时需要把工件取出使用刷子或压缩空气把模型表层的粉末去掉。


在成型的过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用,因此SLS成型的工件不需要像SLA成型的工件那样需要支撑结构。SLS工艺使用的材料与SLA相比相对丰富些,主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷甚至还可以是金属。SLS工艺支持多种材料,成型工件无需支撑结构,而且材料利用率较高。尽管这样SLS设备的价格和材料价格仍然十分昂贵,烧结前材料需要预热,烧结过程中材料会挥发出异味,设备工作环境要求相对苛刻。


                                              艾邦高分子整理


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