选择性激光烧结工艺的原理和特点

1.选择性激光烧结基本原理

选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）工艺是由德克萨斯大学的Carl Deckard和同事们在1989年发明的，其基本理念与光固化成型技术（SLA）类似，是采用激光逐层照射聚合物或者金属粉末，使粉末熔融粘合，从而堆叠为三维物体。其基本原理如图2-19所示。

图2-19 选择性激光烧结工艺的基本原理

SLS工艺是利用粉末材料（金属粉末或非金属粉末）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。使用粉末材料是该项技术的主要优点之一，因为理论上任何可熔的粉末都可以用来制造模型，这样的模型可以用作真实的原型制件。

粉末激光烧结加工过程是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度，控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描，使粉末的温度升至熔化点，进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。当一层截面烧结完后，工作台下降一个层的厚度，铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。在成型过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用。SLS使用的激光器是CO₂激光器，使用的原料有蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属以及一些发展中的物料。

当实体构建完成并在原型部分充分冷却后，粉末块上升至初始的位置，将其取出并放置到后处理工作台上，用刷子刷去表面粉末，露出加工件，其余残留的粉末可用压缩空气除去。(www.xing528.com)

2.选择性激光烧结工艺特点

（1）SLS工艺可选用的烧结材料呈多样化 以小颗粒粉末作为烧结材料，可供选择的材料来源广泛。一般来说，被烧结能源加热熔化后粉末颗粒间能够粘结在一起的材料都可以被用来作为SLS的烧结材料。目前，国内外的研究者已经用金属、高分子材料、纳米陶瓷粉末及它们的复合粉末材料成功地进行了烧结。

（2）SLS工艺无须支撑 这主要是由于周围未被烧结的粉末起到了临时支撑作用，同时未被烧结的粉末还可以回收重复利用，减少了烧结材料的浪费，避免了需要单独设计制造用的支撑。

（3）缩短了整个研发时间、有效降低生产成本 从三维CAD模型设计到整个零件的生产完成所需时间较短，而且生产过程是数字化控制，设计人员可随时进行修正和完善，减少了研发部门的劳动强度，提高了生产效率。制造过程柔性比较高。可与传统意义上的加工方法相结合使用，能够完成快速模具制造、快速铸造等。

（4）SLS成型件有非常广泛的应用 由于烧结材料范围比较广，使得SLS在多个领域都有广泛的应用，如制造金属功能零件、铸造型壳、精铸熔模和型芯等。

（5）SLS制造过程是一个自由制造过程，即与零件的几何外形的复杂程度无关 从理论上说，可以制造出几何形状或结构相当复杂的零件，尤其适于常规制造方法难以生产的零件，如含有悬臂伸出结构、槽中带有孔槽结构及内部带有空腔结构等类型的零件。