认识常见的五种3D打印技术——（SLS）选择性激光烧结成型工艺

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选择性激光烧结的原理及特点

技术原理 SLS(Selective Laser Sintering，粉末材料选择性激光烧结)。该技术采用铺粉将一层粉末材料平铺在已成型零件的表面上，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，使粉末的温度升到熔化点，进行烧结并与下面已成型的部分实现粘结。一层完成后，工作台下降一层厚度，铺料辊在上面铺上一层均匀密实粉末，进行新一层截面的烧结，直至完成整个模型。

(1)SLS技术可以制成几何形状任意复杂的零件模具，而不受传统机械加工方法中刀具无法到达某些型面的限制。

(2)制造过程中不需要设计模具，也不需要传统的刀具或工装等生产准备工作，加工过程只需在一台设备上完成，成形速度快。用于模具制造，可以大大地缩短产品开发周期，降低费用，一般只需传统加工方法30%-50%的工时和20%~35%的成本。

(3)实现了设计制造一体化。CAD数据的转化(分层和层面信息处理)可100%地自动完成，根据层面信息可自动生成数控代码，驱动成形机完成材料的逐层加工和堆积。

(4)属非接触式加工，加工过程中没有振动、噪声和切削废料。

(5)材料利用率高，并且未被烧结的粉末可以对下一层烧结起支撑作用，因此SLS工艺不需要设计和制作复杂的支撑系统。

(6)成形材料多样性是选择性激光烧结最显著的特点，理论上凡经激光加热后能在粉末间形成原子联接的粉末材料都可作为SLS成形材料。目前已商业化的材料主要有塑料粉、蜡粉、覆膜金属粉、表面涂有粘结剂的陶瓷粉、覆膜沙等。

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选择性激光烧结材料

选择性激光烧结工艺材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、石蜡等材料的零件。特别是可以直接制造金属零件，这使 SLS工艺颇具吸引力。

用于SLS工艺的材料有各类粉末，包括金属、陶瓷、石蜡以及聚合物的粉末，其粉末粒度一般在50-125微米之间。间接SLS用的复合粉末通常有两种混合型式:一种是粘结剂粉末与金属或陶瓷粉末按一定比例机械混合;另一种则是把金属或陶瓷粉末放到粘结剂稀释液中，制取具有粘结剂包裹的金属或陶瓷粉末。实验表明，后者制备虽然复杂，但烧结效果较前者好。

国外的许多快速原型系统开发公司和使用单位开发了许多适合于快速原型工艺的材料，其中在 SLS 领域，以 DTM 公司所开发的成型材料最具代表性。我国的快速成型材料及工艺研究相对落后，目前还处于起步阶段，与国外相比还有较大差距。虽然已有多家单位进行了研究，但还没有专门的成型材料生产及销售单位。

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选择性激光烧结应用

选择性激光烧结技术(SLS)在快速原型制造中的应用：

可快速制造设计零件的原型，及时进行评价、修正以提高产品的设计质量；使客户获得直观的零件模型；制造教学、试验用复杂模型。单件或小批量生产。对于那些不能批量生产或形状很复杂的零件,利用SLS技术来制造，可降低成本和节约生产时间，这对航空航天及国防工业更具有重大意义。

选择性激光烧结技术(SLS)在模具制造中的应用：

（1）采用SLS技术直接制造模具。美国 DTM公司于1994年推出Rapid Steel制造技术，在SLS-2000系统中烧结表面包覆树脂材料的铁粉，初次成形零件后，置入铜粉中再一起放入高温炉进行二次烧结，制造出的注塑模在性能上相当于7075铝合金，寿命可达5万件以上。

（2）采用SLS技术快速制作高精度的复杂塑料模，代替木模进行砂型铸造。或者将铸造树脂砂作为巧烧结材料，直接生产出带有铸件型腔的树脂砂模型,进行一次性浇铸。在铸造行业中,传统制造木模的方法，不仅周期长、精度低，而且对于一些复杂的铸件例如叶片、发动机缸体、缸盖等制造木模困难。采用SLS技术可以克服传统制模方法的上述问题，制模速度快、成本低，可完成复杂模具的整体制造。

（3）选择易熔消失模料作为烧结材料，采用SLS技术快速制作消失模，用于熔模铸造，得到金属精密制件或模具。运用 SLS 技术能制造复杂形状的蜡型，实现快速、高精度、小批量生产。

（4）根据原型制造精度较高的 EDM 电极，然后由电火花加工模具型腔。一个中等大小，较为复杂的电极，通常只需要4到8小时即可完成，而且复形精度完全能满足图纸的要求。福特汽车公司曾采用此技术制造汽车模具取得了满意的效果。

（5）以SLS成形实体为母模，翻制硅橡胶模、石膏模、环氧树脂模，或者通过RP技术制作模具的基本原型，然后对其进行表面处理，通过金属冷喷涂或电铸等方法，在原型表面形成一定厚度且具有一定强度、硬度和表面质量的薄膜制作模具。

（6）将RP技术与精密铸造技术相结合，实现金属模具的快速制造。上海交通大学开发了具有我国自主知识产权的铸造模样计算机辅助快速制造系统，为汽车行业制造了多种模具，北京隆源自动成型系统有限公司也为企业制造了多种精密铸模。