[工艺] 激光选区烧结快速成型(Selective Laser Sintering, SLS)技术原理介绍

深山闲士 2023-9-3 461

工艺简介
SLS(Selective Laser Sintering)是一种快速成型工艺,中文译为:粉末材料选择性激光烧结/激光选区烧结/粉末烧结。SLS工艺是利用粉末状材料成形的。将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面,并刮平;用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面;材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起,得到零件的截面,并与下面已成形的部分连接;当一层截面烧结完后,铺上新的一层粉末材料,选择地烧结下层截面。

 

视频来源:solidconcepts

 

1986年,美国Texas大学的研究生C. Deckard提出了Selective Laser Sinte ring(SLS)的思想, 1989年研制成功,稍后组建了DTM公司,于1992年开发了基于SLS的商业成形机(Sinterstation);DTM公司已经被3D SYSTEM公司收购。

 

[工艺] 激光选区烧结快速成型(Selective Laser Sintering, SLS)技术原理介绍

 

工艺特点
⑴可采用多种材料:可采用加热时粘度降低的任何粉末,通过材料或各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何造型;特别是可以制造金属零件。这使SLS工艺颇具吸引力;
⑵制造工艺比较简单:可以直接生产复杂形状的原型、型模、三维共建或部件及工具,能广泛适应设计和变化;
⑶精度高:依赖于使用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度。一般当零件的细节特征大于0.5mm,就可以表达出来。能够达到共建整体范围内±(0.05-2.5)mm的公差。当粉末粒径为0.1mm以下时,成型后的原型精度可达 ± 1%。
⑷材料利用率高,价格便宜,成本低;
⑸翘曲变形比SLA工艺小,可能设计制造精细与条状结构的零件;
⑹使用高温烧结材料成型的零件,具有很好的强度和硬度等物理特性;
⑺难度一:零件表面粗糙,颗粒大,需要手工抛光表面;
⑻难度二:工程塑料类材料烧结,需要维持工作区域的温度场的平衡,并且温度需要控制在150℃~200℃。

 

[工艺] 激光选区烧结快速成型(Selective Laser Sintering, SLS)技术原理介绍

 

SLS也就是选择性激光烧结成型法,它的原理是:
1)存储粉末颗粒在左侧的供料仓内,打印时供粉仓升降平台向上升起,将高于打印平面的粉末用铺粉滚筒推压到打印平板上,形成一个很薄的粉层平面;
2)这时候激光束扫描系统,会在粉层上根据切片CAD路径进行选择性扫描,被扫描到的粉末颗粒会由于激光焦点的高温而烧结在一起,而生成具有一定厚度的实体薄片,未扫描的区域仍然保持粉末状;
3)一层烧结完成之后,打印平台根据切高度下降,水平滚筒再次将粉末铺平,然后再开始新一层的烧结,此时层与层之间也同时烧结在一起;
4)如此反复,直至烧结完所有层面。回收未被烧结的粉末,即可取出打印好的实体模型。

 

SLS工艺的原理及其优势和劣势
SLS工艺的优点,在和其他工艺进行比较时会体现得非常明显:
1)广泛的成型材料。一般来说,任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为它的成型材料;
2)可以打印任何复杂结构,包括镂空结构,空心结构等。过程与零件复杂程度无关,制件的强度高;
3)材料利用率高,未烧结的粉末可 重复使用,材料浪费少;
4)无须支撑结构,松散粉末起到支撑作用,降低打印前期模型处理难度;
5)SLS工艺可加工具有良好力学性能的标准塑料;
6)可加 工材料种类持续增加,在小批量生产中价格优势明显。

 

美中不足的是,与相应的注塑件相比,SLS工艺产品的性能并不完全一致,尤其是产品表面较为粗糙。

- THE END -

深山闲士

2023年9月3日 00:17:14

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