8.1.1 SLS工艺简介
(1)SLS工艺概述
激光选区烧结(Selected Laser Sintering,SLS),利用粉末状材料在激光照射下烧结,层层堆积成形,使用的粉末材料种类包括塑料粉、陶瓷与黏结剂的混合粉、金属与黏结剂的混合粉等。
(2)SLS打印原理
在开始加工之前,先将充有氮气的工作室升温,并保持在粉末的熔点以下。成型时,送料筒上升,铺粉滚筒移动,先在工作平台上铺一层粉末材料,然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结,使粉末溶化继而形成一层固体轮廓。第一层烧结完成后,工作台下降一截面层的高度,在铺上一层粉末,进行下一层烧结,如此循环,形成三维的原型零件。
(3)SLS工艺应用领域
SLS工艺几乎可以应用于各行各业中,不仅是在研发设计阶段的概念验证,同样适用于功能性手板的制作,终端零部件的生产,以及直接或间接地利用于各种快速铸造。目前该工艺在航空航天、家用电子、汽车制作、医疗辅助、工艺美术和灯饰等领域均有很广泛的应用。
(4)SLS工艺优点
成型材料十分广泛:从理论上说,任何加热后能够形成原子间黏结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料;
材料利用率高:未烧结的粉末可以重复利用;可以打印任何复杂结构:包括镂空结构,空心结构等。
制件具有较好的力学性能:成品可直接用作功能测试或小批量使用。
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工艺缺点
由于原材料是粉状的,原型制造是由材料粉层经过加热熔化实现逐层黏结的,因此,原型表面严格讲是粉粒状的,因而表面质量不高。
加工时间长:加工前,要有2 h的预热时间;零件模型打印完后,要进行冷却(冷却时间与打印时间相同),才能从粉末缸中取出。
烧结过程有异味:SLS工艺中粉层需要激光使其加热达到熔化状态,高分子材料或者粉粒在激光烧结时会挥发异味气体。
成本高:由于使用了大功率激光器,除了本身的设备成本,还需要很多辅助保护工艺,整体技术难度大,制造和维护成本非常高。