1989年,美國Texas大學(xué)的C. Deckard成功壓制出選擇性激光燒結(jié)成型法(Selective Laser Sintering,SLS),稍后組建DTM公司,DTM公司于2001年被3D Systems公司收購。 SLS工藝采用激光選擇性地逐層燒結(jié)固體粉末,層層疊加得到所需要的零件。與SLA技術(shù)相比,SLS工藝使用的是紅外激光束(如CO2激 光器),材料由液態(tài)光敏樹脂變成了塑料、蠟、陶瓷、金屬及其復(fù)合物的粉末。SLS與DMLS技術(shù)(Direct Metal Laser Sintering,直接金屬激光燒結(jié))在本質(zhì)上一樣,但后者一般針對金屬合金的加工。
一、SLS工藝的原理 選擇性激光燒結(jié)成型法的原理如下圖所示:1)粉末顆粒存儲在左側(cè)的供料倉內(nèi),打印時(shí)供粉倉升降平臺向上升起,將高于打印平面的粉末通過鋪 粉滾筒推壓至打印倉的打印平板上,形成一個(gè)很薄且平面的粉層;2)此時(shí)激光束掃描系統(tǒng),會依據(jù)切片的二維CAD路徑在粉層上進(jìn)行選擇性掃描,被掃描到的粉 末顆粒會由于激光焦點(diǎn)的高溫而燒結(jié)在一起,而生成具有一定厚度的實(shí)體薄片,未掃描的區(qū)域仍然保持原來的松散粉末狀;3)一層燒結(jié)完成后,打印平臺根據(jù)切片 高度下降,水平滾筒再次將粉末鋪平,然后再開始新一層的燒結(jié),此時(shí)層與層之間也同時(shí)燒結(jié)在一起;4)如此反復(fù),直至燒結(jié)完所有層面。移除并回收未被燒結(jié)的 粉末,即可取出打印好的實(shí)體模型
二、SLS工藝的優(yōu)勢、劣勢 SLS的優(yōu)點(diǎn) 與其它3D打印方法相比,SLS工藝的優(yōu)點(diǎn)非常明顯: 1)成型材料十分廣泛。從理論上說,任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以 作為SLS的成型材料; 2)可以打印任何復(fù)雜結(jié)構(gòu),包括鏤空結(jié)構(gòu),空心結(jié)構(gòu)等。過程與零件復(fù)雜程度無關(guān),制件的強(qiáng)度高; 3)材料利用率高,未燒結(jié)的粉末可 重復(fù)使用,材料浪費(fèi)少; 4)無須支撐結(jié)構(gòu),松散粉末起到支撐作用,降低打印前期模型處理難度; 5)SLS工藝可加工具有良好力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)塑料; 6)可加 工材料種類持續(xù)增加,在小批量生產(chǎn)中價(jià)格優(yōu)勢明顯。
SLS的缺點(diǎn) 1)原型結(jié)構(gòu)疏松、多孔,且有內(nèi)應(yīng)力,制作易變性。 2)生成陶瓷、金屬制件的后處理較難。 3)需要預(yù)熱和冷卻。 4)成型表面粗糙多孔,并受粉末顆粒大小及激光光斑的限制。 5)成型過程產(chǎn)生有毒氣體及粉塵,污染環(huán)境。
三、SLS工藝應(yīng)用范圍
SLS工藝幾乎可以應(yīng)用于各行各業(yè)中,不僅是在研發(fā)設(shè)計(jì)階段的概念驗(yàn)證,同樣適用于功能性手板的制作,終端零部件的生產(chǎn),以及直接或間接地利用于各種快速鑄造。目前該工藝在航空航天、家用電子、汽車制作、醫(yī)療輔助、工藝美術(shù)和燈飾等領(lǐng)域均有很廣泛的應(yīng)用。1)加工標(biāo)準(zhǔn)塑料的外觀、裝配、功能原型。 2)支撐零件,如夾具、固定裝置等。 3)小批量生產(chǎn)。
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