选择性激光烧结技术讨论
1.选择性激光烧结技术（SLS）的发展现状
目前RP技术的快速成型工艺方法有十多种，主要有：立体光固造型（立体印刷）SLA；选择性激光烧结SLS；叠层技术LOM；熔融沉积造型FDM ，三维印刷3D-P。
选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering）是发展最快，最为成功且已经商业化的RP方法之一，采用该技术不仅可以制造出精确的模型，还可以成型具有可靠结构的金属零件作为直接功能件使用。由于其具有诸多优点，如粉末选材广泛、适用性，可直接烧结零件等，因此在现代制造中受到越来越广泛的重视。
SLS技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校于1989年提出的。后来美国DTM公司于1992年推出该工艺的商品化生产设备。几十年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕的成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。
在国内，很多单位进行了SLS的相关研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、华北工学院和北京隆源自动成型有限公司等也取得了许多重大成果。如北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型的商品化设备。
如果从烧结用材料的特性来划分，选择性激光技术的发展可分为两个阶段：一是用SLS技术烧结低熔点的材料来制造原型。目前的烧结设备和工艺大多处于这一阶段。所使用的材料是塑料、尼龙、金属或者陶瓷的包衣粉末）（或于聚合物的混合物）；二是用SLS技术直接烧结高熔点的材料来制造零件
2. 选择性激光烧结技术的研究内容
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)是20世纪80年代末出现的一种快速成型新工艺—利用激光束烧结粉末材料分层加工制造技术。零件的三维描述被转化为一整套切片，每个切片描述确定高度的零件横截面。采用激光束对粉末状的成型材料进行分层扫描，受到激光束照射的粉末被烧结。当一个层被扫描烧结完毕后，工作台下降一个层的厚度，一个敷料辊又在上面敷上一层均匀密实的粉末，直至完成整个造型。在造型过程中，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也是不必象SLA工艺那样另行生成支撑工艺结构，成型过程与复杂程度无关，无需任何工装模具。因此特别适合于内部结构极其复杂的零件制造，例如，发动机缸体、缸盖、进排气管等。
2.1 选择性激光烧结技术的原理
选择性激光技术是采用激光有选择地分层烧结固体粉末，并使烧结成型的固
化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。
SLS技术的快速成型系统工作原理如图1所示。
图1 选择性激光烧结原理
整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成。工作时粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择的烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉，控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，知道三维零件成型。最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件，对于金属粉末激光烧结，在烧结之前，整个工作台被加热至一定温度，可减少成型中的热变形，并利于层与层之间的结合。
与其他RP方法相比，SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS 的成型材料。目前，可成功进行SLS成型加工材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛，适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统，所以SLS的应用越来越广泛。
2.2 SLS中成型材料的研究
成型材料是SLS技术发展和烧结成功的一个关键环节，它直接影响成型件的成型速度、精度和物理化学性能，影响工艺和设备的选择及成型件的综合性能。因此，国内外有许多公司和研究单位加强了这一领域的研究工作，并取得了重大进步。
◆国外主要SLS成型材料的产品及用途
国外的许多快速成型系统开发公司和使用单位都对快速成型材料进行了大量的研究工作，开发了适合多种快速成型的材料。其中在SLS领域以DTM公司所开发的成型材料最具有代表性，其已经商品化的SLS用成型材料的产品见表1。
表1 DTM开发的SLS用成型材料产品
◆国内主要SLS成型材料的产品及用途
与快速成型设备的研究相比，我国快速成型材料及工艺的研究相对滞后，目前还处在起步阶段，与国外相比还存在较大差距。虽国内有多家研究开发单位对SLS材料和工艺进行了研究开发工作，但还没有专门的成型材料生产和销售单位。国内几家主要快速成型技术研究单位开发的材料见表2。
表2 国内主要快速成型技术研究单位开发的SLS用材料
2.3 SLS技术的主要特点
SLS技术的特点归纳起来主要有一下几点：
①过程与零件复杂程度无关，是真正的自由制造，这是传统的方法无法比拟的。SLS与其它RP不同，不需要预先制作支架，未烧结的松散粉末做了自然支架。SLS可以成型几乎任何形状的零件，对具有内部复杂结构的零件特别有效。
②产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发或单件、小批量
零件的生产。
③生产周期短，从CAD设计到零件的加工完成，只需几小时到几十小时，整个生产过程数字化，可随时修正、随时制造。这一特点使其特别适合于新产品的开发。
④与传统工艺方法相结合，可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件输出等功能，为传统制造方法注入新的活力。
⑤材料范围宽，任何受热粘结的粉末材料都有被用作SLS原材料的可能。材料无浪费，未烧结的粉末可重复使用。
⑥应用面广。由于成型材料的多样化，使得SLS适合于多种应用领域，如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和型芯等。
金属粉末的SLS技术由于用途比较广泛，技术也比较成熟，现就重点介绍一下金属粉末的SLS相关研究内容。
早期SLS主要使用的是塑料粉末，随着工艺和材料的发展及制造业的要求，国内外科技工作者近几年对金属粉末的选择性烧结工艺做了大量的研究工作，并取得了重大的进步。
目前，金属粉末的SLS主要有直接法和间接法两种方法。
①直接法
目前，直接法使用金属粉末材料是由高熔点金属粉末（用作结构材料）和低熔点金属粉末（用作粘接剂）混合而成，烧结时激光将粉末升温至两金属熔点之间的某一温度，使粘结金属粉末熔化，并在表面张力的作用下填充于未熔化的结构金属粉末颗粒间的孔隙中，从而将结构金属粉末粘结在一起。为了更好的降低孔隙率，粘结金属的颗粒尺寸必须比结构金属的小，这样可以使小颗粒熔化后更好的润湿大颗粒、填充颗粒间的孔隙，提高烧结体的致密度。此外，激光功率对烧结质量也有较大影响。
目前，直接SLS用的成型材料主要有：Ni-Sn，Fe-Sn，Cu-Sn，Fe-Cu，Ni-Cu 等。
②间接法
间接法使用的粉末实际上是一种金属组元与有机粘结剂的混合物。由于有机材料的红外光吸收率高、熔点低，因而在激光烧结过程中，有机粘结剂熔化，将金属颗粒粘结起来。由于间接SLS工艺可以显著缩短工艺周期，因而近几年来，间接SLS工艺在金属粉末SLS技术中所占的比重明显上升。
2.4 SLS技术的应用领域
几十年来，SLS工艺已经成功应用于汽车、造船、航天和航空等诸多行业，为许多传统制造业注入了新的生命力和创造力。
概括的说，SLS工艺可以应用于以下一些场合：
快速原型制造。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、实验用复杂模型。
快速模具和工具制造。将SLS制造的零件和直接作为模具使用，如砂型铸造用模、金属冷喷模、低熔点合金模等。也可将成型件经后处理后做功能性零件使用。
单件或小批量生产。对于那些不能批量生产或者形状很复杂的零件，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的意义。
3．目前选择性激光烧结成型技术尚存在的一些问题。
SLS是一种新兴的制造技术，在许多方面还不够完善。如制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。目前，制造出来的零件普遍存在着致密度、强度及精度较低、机械性能和热学性能不能满足使用要求等一系列问题。这些成型件不能作为功能性零件直接使用，需要进行后处理（如热等静压HIP、液相烧结LPS、高温烧结及熔浸）后才能投入实际使用。
就SLS技术在金属粉末中的应用来说，存在的问题可以归结为以下两点：
①在直接法中，虽然激光是一种重要的加工条件，但是如果激光功率过小，会使粘结金属熔化不充分，导致烧结体的残余孔隙过多；反之，如果功率太高，则又会生成过多的金属液，使烧结体发生变形。因此对直接法而言，为了获得良好的烧结结构，必须不断摸索以寻找到最佳的激光功率。而且直接法烧结后的零件机械强度和致密度较低，需进行后续处理（如液相烧结、热等静压等）才能满足使用要求。
②对于间接法而言，烧结后的成型件孔隙较大，强度也不是很高，必须经后处理才能成为密实的金属功能件。一般的后处理工艺为脱脂→高温焙烧（或称二次烧结）→金属熔浸。间接法的优点是烧结速度快，但主要缺点是工艺周期长，在后处理过程中零件的尺寸和形状精度会降低。
此外，还需要注意的是，由于金属粉末的SLS温度较高，为了防止金属粉末氧化，烧结时必须将金属粉末密封在充有保护气体的容器中。保护气体有氮气、氢气、氩气及其混合气体。烧结的金属不同，要求的保护气体也不同。
快速成型技术中，金属粉末激光烧结是近年来人们研究的一个热点，实现使用高熔点金属直接烧结成型金属零件，对传统切削加工方法难以加工制造出高强度零件以及对快速成型技术更广泛的应用具有重要的意义。尤其在航天器件、飞机发动机零件及武器零件的制造方面。
近几十年来SLS技术得到了飞速发展，获得了良好的应用效果，但作为一项新兴制造技术，尚处于一个不断发展、不断完善的过程之中。目前，SLS技术还有很大发展空间。因此，需要加强SLS技术的研究，以使其能更好的服务于制造
业。
4.关于SLS工艺的一些思考与建议
SLS工艺过程中涉及的很多参数（如材料的物理化学性质、激光参数和烧结工艺参数等），这些参数影响着烧结过程、成型精度和质量。零件在成型过程中，由于各种材料因素、工艺因素等的影响。会使烧结件产生各种金属缺陷（如裂纹、变形、气孔、组织不均匀等）
◆粉末材料的影响
粉末材料的物理特性，如粉末粒度、密度、热膨胀系数以及流动性等对零件中缺陷形成具有重要的影响。粉末粒度和密度不仅影响成型件中缺陷的形成，还对成型件的精度和粗糙度有着显著的影响。粉末的膨胀和凝固机制对烧结过程的影响可导致成型件孔隙的增加和抗拉强度的降低。
◆工艺参数的影响
结工艺参数，如激光功率、扫描速度和方向及间距、烧结温度、烧结时间以及层厚度等对出层与层之间的粘结、烧结体的收缩变形、翘曲变形甚至开裂都会产生影响。
◆预热的影响
预热是S LS工艺中的一个重要环节。没有预热，或者预热温度不均匀，将会使成型时间增加，所成型零件的性能低和质量差、零件精度差，或使烧结过程完全不能进行。对金属粉末材料进行预热，可减少因烧结成型时受热在工件内部产生的热应力、阻止其产生翘曲和变形，提高成型精度。
因此，对于上述各种参数进行最优化设计对成型件质量的改善有着重要的意义。上述各种参数在成型过程中往往是相互影响的。因此，在进行最优化设计的时候就需要从总体上考虑各参数的优化，以得到对成型件质量的改善最为有效的参数组。
为了使SLS工艺得到更好地发展，使其功能发挥到最大，进而在现代先进机械制造中得到最好的应用。可以从以下几点来进行强化研究。
成型工艺和设备的开发与改进，以提高成型件的表面质量、尺寸精度和机械性能。
新材料成型机理、成型性的研究与开发，为SLS提供具有良好综合性能的烧结粉末材料及形成快速原型制造的商品化。
探索SLS技术与传统加工、特种加工等技术相结合的多种加工手段的综合工艺，为快速模具、工具制造提供新的手段。
处理工艺的优化。利用SLS虽可直接成型金属零件，但成型件的机械性能和热学性能还不能很好满足直接使用的要求，经后处理后可明显得到改善，但对于尺寸精度有所影响，这就需要优化设计现有的后处理工艺以提高综合质量。
随着SLS技术的发展，新工艺、新材料的不断出现，势必会对未来的实际零件制造产生重大影响，对制造业产生巨大的推动作用。
选择性激光烧结技术的研究现状与展望 【摘要】选择『生激光加工是20世纪80年代末出现的一种新的快速成型工艺，它利用激光束烧结粉末材料制造原型，具有原料广泛、制作工艺简单、周期短等特点，在诸多领域得到了广泛的应用。介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及实际应用，综述了选择}生激光烧结技术发展状况、存在的问题及研究热点。 键词：快速成形；选择性激光烧结；综述 1引言 20世纪90年代开始，随着世界经济竞争的日益激烈化和全球化，产品制造商们越来越需要以最短的时间制造出符合人们消费需求的新产品来抢占市场。20世纪80年代末出现的快速成型(Rapid Prototyping，简称RP)就是在这样的背景下提出并逐步得以发展的。RP技术是一种逐层零件制造工艺，它突破传统的材料变形成型和去除材料成型的工艺方法，使用近乎全自动化的工艺从CAD文件直接生产所需要的模型或模具，可以显著减少产品原型的开发时间和成本，极大的提高产品的质量，另外，RP制造过程中不需要任何传统意义上的工装夹具、刀具或模具即可制造出任何复杂形状的零部件。因此。RP技术在现代制造业巾越来越具有竞争力，有望成为21世纪的的主流制造技术。目前典型的快速成型的方法有：光固化立体造型SLA(StereoLithography Apparatus)、分层物件制作LOM(Laminated ObjectManufacturing)、选择性激光烧结SIS(Selective LArSintering)和熔融沉积造型FDM(Fused Deposition Modeling)等。各种RP方法具有其自身的特点和适用范围。由于SIS工艺具有粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件等诸多优点，在现代制造业得到越来越广泛的重视。主要综述SIS技术的工艺原理、实际应用、发展历程和现状。 2 SLS技术的原理 选择性激光加工(SLS)又称选区激光烧结是以C02激光器为能源，利用计算机控制红外激光束对非金属粉末、金属粉末或复合物的粉末薄层，以一定的速度和能龟密度按分层面的二维数据进行扣描烧结，层层堆积，最后形成成形件。SIS技术集CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料科学技术于一体，整个工艺装置由粉末缸(PowderCylinder)、成型缸(ModelCylinder)、激光器、计算机控制系统四部分组成。工作时，粉末缸活寒(送粉活塞)上升，先在皋体上用滚筒均匀铺上一薄层金属粉末，并将其加热至略低于材料熔点，以减少热变形，并利于与前一层面的结合。然后，激光束在计算机控制光路系统的精确引导F，按照零件的分层轮廓有选择地进行烧结，使材料粉末烧结或熔化后凝固形成零件的一个层面，没有烧过的地方仍保持粉末状态，并可作为有悬臂的微结构下一层烧结的支撑。烧结完一层后，基体下移一个截面层厚，铺粉系统铺设新粉，计算机控制激光束再次扫描进行下一层的烧结。如此循环，层层叠加，就得到三维零件。最后，将未烧结的粉末同收剑粉未缸中，取出成型件，再进行打磨、烘干等后处理工艺，最终形成满足要求的原形或制件。 3 SLS技术实际应用 SIS工艺已经成功应用于汽车、造船、航天、航空、通汛、微机电系统、建筑、医疗、考古等诸多行业，为许多传统制造业注入了新的创造力，也带来了信息化的气息。概括来说，SIS 工艺可以应用于一下场合：(1)快速原型制造。SI．S工艺可快速制造所没计零件的原形，并对产品及时进行评价、修正以提高设计质量；可使客户获得直观的零件模型；能制造教学、试验用复杂模型。(2)新型材料的制备及研发。利用SIS工艺可以开发一些新型的颗粒以增强复合材料和硬质合金。(3)小批量、特殊零件的制造加工。在制造业领域，经常遇到小批最及特殊零件的生产。这类零件加工周期长，成本高，对于某些形状复杂零件，甚至无法制造。采用SIS技术可经济地实现小批量和形状复杂零件的制造。(4)快速模具和工具制造。SIS制造的零件可直接作为模具使用，如熔模铸造、砂型铸造、注甥模型、高精度形状复杂的金属
SLS（选择性激光烧结） 选择性激光烧结的特点 发明于1989年； 比SLA要结实的多，通常可以用来制作结构功能件； 激光束选择性地熔合粉末材料：尼龙、弹性体、未来还有金属；优于SLA的地方：材料多样且性能接近普通工程塑料材料； 无碾压步骤因此Z向的精度不容易保证好； 工艺简单，不需要碾压和掩模步骤； 使用热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件；
成型件表面多粉多孔，使用密封剂可以改善并强化零件； 使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料。 选择性激光烧结 选择性激光烧结（SLS）于1989年被发明。材料特性比光固化成型（SLA）工艺材料优越。多种材料可选而且这些材料接近热塑性塑料材料特性，如PC，尼龙或者添加玻纤的尼龙。 如图所示，SLS机器包括两个粉仓，位于工作台两边。水平辊将粉末从一个粉仓，穿过工作区间推到另一个粉仓。之后激光束逐步描绘整个层。工作台下降一个层高的厚度，水平辊从相反方向移回。如此往复直到整个零件烧结完毕。 选择性激光烧结快速自动成型（SLS—Rapid Prototyping）技术是先进制造技术的重要组成部分，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代技术成果。与传统制造方法不同，快速成型制造从零件的CAD模型出发，通过软件分层和数控成型系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。即将复杂的三维制造转化成一系列的二维制造的叠加，因而可以在不用模具和传统刀具的条件下生成几乎任意形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。虽然由于成型材料的不同，成型件的强度和精度较低，很难直接作为最终零件或模具使用，但可以作为样件或模具的母模使用。当然直接制造模具的快速成型设备也有了初步的发展，本文重点讲述的是快速成型制造模具母模的技术。快速成型制模技术可以大大降低制模的成本，缩短模具的制造周期，增强产品的市场竞争力。目前该技术已经广泛应用于航空航天、汽车摩托车、科学研究、医疗、家电等领域。 1 SLS原理 快速成型技术根据成型材料的不同可以分为立体印刷成型（热固性光敏材料）、选择性激光烧结（石蜡、金属、陶瓷粉末）、熔融沉积造型（石蜡、塑料、低熔点金属）和分层实体制
3D打印SLS（选择性激光烧结）技术 内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！ 更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、数控系统、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 发展历史 SLS（选择性激光烧结工艺），该工艺是1989由美国德克萨斯大学C.R.Dechard 提出的，随后C.R.Dechard创立了DTM公司并于1992年发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。 工艺原理 SLS利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，由计算机控制层层堆结成型。SLS技术同样是使用层叠堆积成型，所不同的是，它首先铺一层粉末材料，将材料预热到接近熔化点，再使用激光在该层截面上扫描，使粉末温度升至熔化点，然后烧结形成粘接，接着不断重复铺粉、烧结的过程，直至完成整个模型成型。
工艺优点 ?可选材料种类多，价格较低。只要材料加热后粘度较低，基本就可以作为SLS 的材料。包括高分子、金属、陶瓷、石膏、尼龙等多种粉末材料。 ?工艺比较简单。该工艺按材料的不同可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构建或部件及工具。 ?不需要支撑结构。未烧结的粉末即可作为支撑结构。 ?材料利用率高，因为不存在支撑结构和底座，所有材料均可利用。 ?精度高。一般受才种类和粉末颗粒的大小等因素影响，精度一般在 0.05mm-2.5mm之间。 ?变形率小 工艺缺点 ?表面粗糙。由于原材料是粉状的，原型建造是由材料粉层经过加热熔化实现逐层粘结的。 ?无法直接成型高性能的金属盒陶瓷零件，成型大尺寸零件时容易发生翘曲变形。?加工时间长。加工前，要有2小时的预热时间。零件构建后，要花5~10小时时间冷却，才能从粉末缸中取出。 ?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。 产品应用 ?汽车领域的产品及结构验证：汽车挡板、后视镜、仪表盘、方向盘、车灯、座椅及把手等。
机械工业出版社（第三版） 第四章 选择性激光烧结成型工艺 ◆ 选择性激光烧结工艺(S elective L aser S intering ，SLS )又称为选区激光烧结技术，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。 ◆ SLS 的原理与SLA （光固化成型）十分相似，主要区别在于所使用的材料及其性状不同。SLA 所用的材料是液态的紫外光敏可凝固树脂，而SLS 则使用粉状的材料。 ◆该方法最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C. R. Dechard 于1989年提出的，稍后组建了DTM 公司，于1992年开发了基于SLS 的商业成型机(Sinterstation)。20年来，奥斯汀分校和DTM 公司在SLS 领域做了大量的研究工作，并取得了丰硕成果。德国的EOS 公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。 ◆ 国内华中科技大学（武汉滨湖机电产业有限责任公司）、南京航空航天大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果和系列的商品化设备。 1 选择性激光烧结工艺的基本原理和特点 2 3 选择性激光烧结工艺过程 4 高分子粉末烧结件的后处理 6 选择性激光烧结快速成型材料及设备 第四章 选择性激光烧结成型工艺 5 选择性激光烧结工艺参数 ◆ SLS 采用铺粉辊将一层粉末材 料平铺在已成形零件的上表面，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形的部分实现粘接。 ◆ 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，如此反复，直至完成整个模型。 第一节 选择性激光烧结工艺的基本原理和特点 图4-1 选择性激光烧结工艺原理图 1.选择性激光烧结（ SLS ）工艺的基本原理 ◆ 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，不必象SLA 和FDM 工艺那样另行生成支撑工艺结构。 ◆ 当实体构建完成并在原型部分充分冷却后，粉末块会上升到初始的位置， 将其拿出并放置到后处理工作台上，用刷子小心刷去表面粉末露出加工件部分，其余残留的粉末可用压缩空气除去。 图4-2 选择性激光烧结系统的基本组成 ◎ 可直接制作金属制品 ◎ 可采用多种材料 ◎ 无需支撑结构 ◎ 制造工艺比较简单 ◎ 材料利用率高 优点： 2.选择性激光烧结工艺的特点 缺点： ◎原型表面粗糙 ◎烧结过程挥发异味 ◎有时需要比较复杂的辅助工艺 第一节 选择性激光烧结工艺的基本原理和特点 1 选择性激光烧结工艺的基本原理和特点 2 3 选择性激光烧结工艺过程 4 高分子粉末烧结件的后处理 6 选择性激光烧结快速成型材料及设备 第四章 选择性激光烧结成型工艺 5 选择性激光烧结工艺参数 第二节 选择性激光烧结的材料及设备 SLS 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 工艺的材料是各类粉末，包括金属、陶瓷、石蜡以及聚合物的粉末。 ◆工程上一般采用粒度的大小来划分颗粒等级，如右表所示。 ◆SLS 工艺采用的粉末粒度一般在50～125μm 之间。 表4-1 工程上粉体的等级及相应的粒度范围 1.选择性激光烧结快速成型材料
快速成型技术论文作业 题目:选择性激光烧结技术最新研究进展 姓名：山海明 学号：1000404042 专业：材料成型与控制工程 院系：机械工程学院 2013年10月25日
摘要选择性激光加工是一种新的快速成型工艺, 使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。它利用激光束烧结粉末材料制造原型,具有原料广泛、制作工艺简单、周期短等特点,在诸多领域得到了广泛的应用。介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及实际应用,综述了选择性激光烧结技术发展状况、存在的问题及研究热点。 关键词快速成型粉末激光束烧结 SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。目前成熟的工艺材料为蜡塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。 在成型的过程中因为是把粉末烧结，所以工作中会有很多的粉状物体污染办公空间，一般设备要有单独的办公室放置。另外成型后的产品是一个实体，一般不能直接装配进行性能验证。另外产品存储时
间过长后会因为内应力释放而变形。对容易发生变形的地方设计支撑，表面质量一般。生产效率较高，运营成本较高，设备费用较贵。 能耗通常在8000瓦以上。材料利用率约100%。 SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。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粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。 SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统（硬件和软件）。SLS工艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模。3.3 选择性激光烧结法(SLS) 选择性激光烧结法又称为选区激光烧结。它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结层层堆积成型。 一、选择性激光烧结工艺的最新研究进展与成果 SLS 工艺最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard 于1989 年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992 年推出了该工艺的商业化生产设备SinterSation。几十年来,奥斯汀
选择性激光烧结法的技术发展状况 姓名：高侠班级：材料B102 学号：201002034232 1.引言 快速原型技术（Rapid Prototyping，PR）是一种涉及多学科的新型综合制造技术。它是借助计算机、激光、精密传动和数控技术等现代手段，根据在计算机上构造的三位模型，能在很短时间内直接制造产品模型或样品。快速原型技术改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品的更新换代速度，降低了企业投资新产品的成本和风险。 选择性激光烧结(以下简称SLS)技术最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来，奥斯汀分校和DTM 公司在SLS领域做了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作，并开发了相应的系列成型设备。国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作，如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等，也取得了许多重大成果，如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS一300激光快速成型的商品化设备。 德国汉诺威激光中心采用Nd∶YAG脉冲激光器和光学扫描系统，试验了不同粒度的镍、铜、铝、青铜等合金材料。国内，中北大学铸造中心和南京航空航天大学特种加工研究室开展了选择性激光烧结技术的基础研究，目前南京航空航天大学特种加工研究室已完成了单层烧结试验，在粉末配比及激光烧结参数的选择方面均获得了比较好的结果。他们在此基础上进行了多层烧结的初步尝试，已烧结出形状简单的二维实体零件。中北大学则在选择性激光烧结的基础上研制了变长线扫描SLS RPT，是世界上首次采用的新颖快速成型方法。 一般SLS RPT是将CO2激光器的输出光束通过聚焦透镜在工作面上形成具有很高能量密度且尺寸很小的光斑，此光斑对铺平在工作台的粉末材料进行烧
选择性激光烧结 ◆激光选区烧结法（SLS） SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。 在成型的过程中因为是把粉末烧结，所以工作中会有很多的粉状物体污染办公空间，一般设备要有单独的办公室放置。另外成型后的产品是一个实体，一般不能直接装配进行性能验证。另外产品存储时间过长后会因为内应力释放而变形。对容易发生变形的地方设计支撑，表面质量一般。生产效率较高，运营成本较高，设备费用较贵。能耗通常在8000瓦以上。材料利用率约100%。 选择性激光烧结(SLS)－－材料广泛的快速成型工艺 SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。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粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统（硬件和软件）。SLS工艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模。3.3 选择性激光烧结法(SLS) 选择性激光烧结法又称为选区激光烧结。它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。 由于该类成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特点，针对以上特点SLS法主要应用于铸造业，并且可以用来直接制作快速模具。
选择性激光烧结成型技术的研究与应用 摘要：介绍了选择性激光烧结成型技术的基本原理、工艺过程和特点，阐述了激光烧结技术的材料和设备的选择，列举了激光烧结技术在各个领域特别是模具制造领域的应用，并且分析了现有技术中存在的问题以及前景的展望。 关键词：快速成型；选择型激光烧结（SLS）；模具制造 1.引言 快速原型技术（Rapid Prototyping，PR）是一种涉及多学科的新型综合制造技术。它是借助计算机、激光、精密传动和数控技术等现代手段，根据在计算机上构造的三位模型，能在很短时间内直接制造产品模型或样品。快速原型技术改善了设计过程中的人机交流，缩短了产品开发的周期，加快了产品的更新换代速度，降低了企业投资新产品的成本和风险。 选择性激光烧结机技术（Selective Laser Sintering，SLS）作为快速原型技术的常用工艺，是利用粉末材料在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下层层堆积成型。与其他快速成型工艺相比，其最大的独特性是能够直接制作金属制品，而且其工艺比较简单、精度高、无需支撑结构、材料利用率高。本文主要介绍选择型激光烧结成型技术的基本原理、工艺特点、材料设备选择以及应用等内容。 2.选择性激光烧结技术（SLS） 2.1选择性激光烧机技术（SLS）的基本原理和工艺过程 选择性激光烧机技术（SLS）工艺是一种基于离散-堆积思想的加工过程，其成形过程可分为在计算机上的离散过程和在成形机上的堆积过程，简单描述如下：（1）离散过程。首先用CAD软件，根据产品的要求设计出零件的三维模型，然后对三维模型进行表面网格处理，常用一系列相连三角形平面来逼近自由曲面，形成经过近似处理的三维CAD模型文件。然后根据工艺要求，按一定的规则和精度要求，将CAD模型离散为一系列的单元，通常是由Z向离散为一系列层面，称之为切片。然后将切片的轮廓线转化成激光的扫描轨迹。 （2）堆积过程。首先，铺粉滚筒移至最左边，在加工区域内用滚筒均匀地铺上一层热塑性粉状材料，然后根据扫描轨迹，用激光在粉末材料表面绘出所加工的截面形状，热量使粉末材料熔化并在接合处与旧层粘接。当一层扫描完成后，重新铺粉、烧结，这样逐层进行，直到模型形成。因而SLS工艺是一种基于离