激光选择性烧结技术综述

SLS技术概述
1
SLS技术概述
2
SLS工艺原理
C
ONTENTS
3
工艺流程及设备
目 录
4
SLS工艺特点
5
SLS目前使用的材料及应用
一、SLS技术概述
• 选择性激光烧结工艺（Selected Laser Sintering，SLS）最早由美国人Carl Deckard于1989年提出，后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备。 • 它利用粉末状材料（主要有塑料粉、蜡粉、金属粉、表面附有粘结剂的覆膜陶瓷粉、 覆膜金属粉及覆膜砂等）在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下按照界面轮廓 信息进行有选择的烧结，层层堆积成形。 • SLS技术使用的是粉状材料，从理论上讲，任何可熔的粉末都可以用作制造模型。 而且制造出的模型可以用作真实的原型元件。 • SLS工艺研究现状：美国的DTM公司、3D Systems公司，德国的EOS公司；国内 的北京隆源自动成型系统有限公司和华中科技大学等。
在医学上的应用：SLS工艺烧结的零件由于具有很高的孔隙率，可用于人工骨的制造。根
据国外对于用SLS技术制备的人工骨进行的临床研究表明，用SLS制造的人工骨的生物相 容性良好。
THANKS
SLS已应用的领域
SLS应用实例
快速原型制造：SLS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。 新型材料的制备及研发：利用SLS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。
快速模具和工具制造：SLS制造的零件可直接作为模具使用，如熔模铸造、砂型铸造、注 塑模型、高精度形状复杂的金属模型等；也可以将成形件经后处理后作为功能零件使用。
激光选择性烧结技术简介
快速原型制造技术简介
快速原型制造技术（Rapid Prototype Manufacturing，简称RP） 是综合利用CAD技术、数控技术、 材料科学、机械工程、电子技术及 激光技术的技术集成以实现从零件 设计到三维实体原型制造一体化的 系统技术。它是一种基于离散堆积 成形思想的新型成形技术，是由 CAD模型直接驱动的快速完成任意 复杂形ห้องสมุดไป่ตู้三维实体零件制造的技术 的总称。
五、SLS的工艺流程及设备
三维建模& 反求工程
生成STL 文件
成型
产品
后处理
工艺流程
分层参数如分层 厚度，零件加工 方向，扫描间距 等。 成型烧结参数包 括扫描速度，激 光功率，粉末类 型，铺粉厚度…
SLS原型的制作 中无需加额外支 撑，因为没有烧 结的粉末起到了 支撑的作用。
从成形室取出后 ，用毛刷和专用 工具将制件上多 余的粉末去掉， 进一步清理打磨 之后，还需针对 原型材料作进一 步处理。
RP制造技术四大分支
A
光固化快速成型（Stereo Lithography Apparatus， SLA）
B
分层实体制造法 （Laminated Object Manufacturing，LOM）
C
选择性激光烧结 （Selective Laser Sintering，SLS）
D
熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling， FDM
材料利用率高：未烧结的粉末可以重复利用。
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。 实现设计制造一体化：配套软件可自动将CAD数据转化为分层STL数据， 根据层面信息自动生成数控代码，驱动成形机完成材料的逐层加工和堆积，
不需人为干预。
目前存在的缺点；
设备成本高昂。 制件内部疏松多孔、表面粗糙度较大、机械性能不高。 制件质量很大程度上受粉末的影响，提升不易。 可制造零件的最大尺寸受到限制。 成型过程消耗能量大，后处理工序复杂。
五、SLS目前所使用的材料及应用
常用材料
塑料粉末SLS：尼龙、聚苯乙烯、聚碳酸酯等均可作为塑 料粉末的原料。一般直接用激光烧结，不做后续处理。 金属粉末SLS：原材料为各种金属粉末。 按烧结工艺不同又可分为直接法、间接法、双组元法。 注：由于金属粉末SLS时温度很高，为防止金属氧化，烧 结时必须将金属粉末密闭在充有保护气体（氮气、氩气、 氢气等）的容器中。 陶瓷粉末SLS：陶瓷粉末在烧结时要在粉末中加入粘结剂。 粘结剂有无机粘结剂、有机粘结剂和金属粘结剂三类。
构；
8-料粉回收箱
选择性激光烧结机光路系统
1-指示器； 2-光束合成器； 3、4-反射镜； 5-扩束镜；
6-聚焦镜；
7-扫描器
优点；
四、SLS的工艺特点
成形材料多样性，价格低廉：这是SLS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。 对制件形状几乎没有要求：由于下层的粉末自然成为上层的支撑，故SLS 具有自支撑性，可制造任意复杂的形体，这是许多RP技术所不具备的。成 型不受传统机械加工中刀具无法到达某些型面的限制。
典型设备
由机械系统、光学系统和计算机
控制系统组成。机械系统和光学 系统在计算机控制系统的控制下 协调工作，自动完成制件的加工 成形。 机械结构主要由机架、工作平台、 铺粉机构、两个活塞缸、集料箱、 加热灯和通风除尘装置组成。
AFS－300型选择性激光烧结主机结构示意图
1-激光室； 2-铺粉机构； 3-供料缸； 4-加热灯； 5-成形料缸； 6-排尘装置； 7- 滚珠丝杆螺母机
二、SLS的工艺原理
工作时粉末缸活塞上升，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 的切片模型控制光束的二维扫描轨 迹，有选择地烧结固体粉末材料以 形成零件的一个层面。 在烧结前，整个工作台被加热至稍 低于粉末融化温度，以减少热变形， 并利于与前一层的结合。粉末完成 一层后，工作活塞下降一个层厚， 铺粉系统铺设新粉，控制激光束扫 描烧结新曾。如此循环往复，层层 叠加，就得到三维零件。