激光快速成型(SLS)技术在汽车领域的应用讲解
快速成型技术的多领域应用与发展
快速成型技术的多领域应用与发展摘要：简要介绍了快速成型技术的基本原理、工艺方法和技术特点。
阐述了快速成型技术在工业造型、制造、模具、医学、航天等多领域的应用，探讨了快速成型技术今后的发展趋势。
关键词：快速成型技术原型快速制模应用快速成型技术RP(Rapid Protot-yping RP)是20世纪80年代末开始发展起来的一种基于逐层累加成型的新兴制作工艺,它是集多种先进科技于一体的能够迅速将设计思想转化为产品的现代先进制造技术。
它为零件原型制作、新设计思想的校验等方面提供了一种高效低成本的实现手段。
快速成型工艺是一个涉及CAD/CAM、逆向工程技术、分层制造技术、数据编程、材料编制、材料制备、工艺参数设置及后处理等环节的集成制造过程。
通俗地说，快速成型技术就是利用三维CAD的数据，通过快速成型机，将一层层的材料堆积成实体原型。
近十几年来，随着全球市场一体化的形成，制造业的竞争十分激烈。
尤其是计算机技术的迅速普遍和CAD/CAM技术的广泛应用，使得RP技术得到了异乎寻常的高速发展，表现出很强的生命力和广阔的应用前景。
快速成型制造工艺PR技术是将传统的“去除”加工方法(由毛坯切去多余材料形成产品)改变为“增加”加工方法(将材料逐层累积形成产品)，采用离散分层/堆积的原理，由CAD模型直接驱动，快速制作原型或三维实体零件的一种全新的制造技术。
快速成型技术发展至今，以其技术的高集成性、高柔性、高速性而得到了迅速发展，目前，快速成型的工艺方法已有几十种之多，其中主要工艺有四种基本类型: 光固化成型法(Stereo lithography Apparatus, SLA)、叠层实体制造法(Laminated Object Manufacturing, LOM)、选择性激光烧结法(Selective Laser Sintering, SLS) 和熔融沉积制造法(Fused Deposition Manufacturing, FDM)。
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）是一种常用于快速成型的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结，是一种非常重要的制造技术。
本文将对选择性激光烧结的原理进行详细介绍，包括激光烧结的基本过程、原理及其应用。
激光烧结的基本过程是将一层薄薄的粉末材料铺在工作台上，然后利用激光束逐层扫描并照射在粉末层上，粉末被局部熔化并与下一层粉末烧结在一起，从而形成一个完整的三维物体。
这个过程需要精确控制激光束的位置和功率，以确保粉末能够被正确烧结，同时又不会造成过度烧结或烧结不足的情况。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
激光束的能量密度和照射时间是影响烧结质量的关键参数，需要根据材料的特性和所需的物体结构来进行合理的选择。
此外，粉末材料的颗粒大小和分布也会对烧结质量产生影响，因此需要在制备粉末材料时进行精确的控制。
选择性激光烧结技术在实际应用中具有广泛的用途，特别是在制造复杂形状和小批量产品时具有独特的优势。
例如，在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域，激光烧结技术都得到了广泛的应用。
由于激光烧结技术可以直接从数字模型中制造出实物，因此在定制化产品的制造中具有很大的潜力。
总的来说，选择性激光烧结技术是一种非常重要的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
这种技术在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域具有广泛的应用前景，是一种非常有前景的制造技术。
选择性激光烧结成型技术的工艺与应用
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。
SLS的应用
从快速成型到大批量定制快速成型（Rapid Prototyping, RP ）中采用的技术和材料，正如其辅助设计的新产品一样，发展可谓日新月异。
从环氧树脂到生物兼容的钴铬合金材料都能进行激光烧结，而且速度、定制化和精密程度都使得成型技术在传统和新市场的应用范围大大拓宽了。
通常被称为激光加层制造（Additive Layer Manufacturing, ALM ）的激光烧结为产品开发和制造增加了柔性，这主要得益于其能够创造出到目前为止还不可能或者因成本过高而无法制造出的几何体。
早期的ALM 技术使用者遍布许多行业，包括航空航天、汽车、医疗，以及牙科；体育和娱乐产品的制造；以及一系列的塑料和金属产品供应商。
采用激光烧结技术的主要原因包括来自定制化产品的需求，创造复杂形体的需求，缩减生产时间，以及因产量过少无法通过传统工艺实现成本效率。
捷豹 (Jaguar) 汽车捷豹汽车正在其Whitley 工程中心不断增加使用这种最新技术，以加快其新车型的开发，主要用于直接从CAD 模型中导出塑料零件，免去了模具的成本。
激光烧结系统扮演着重要的角色，能通过逐层熔化尼龙粉末（聚酰胺PA2200）后得到相应的外形，从而制造出外型部件甚至引擎部件。
最后得到的部件，例如进气管、车门内饰件、仪表盘、车内通风口、外车灯罩等，都具有足够的强度经受实际行驶中的测试，使得更多的数据能在开发过程的早期就能被搜集到。
与此相反，其他使用环氧树脂和ABS 材料的快速成型技术得到的零件都易碎，只能用于视觉的观察。
上市的捷豹汽车；在过去，大笔的金钱花费在制造该部件的工装上。
而且每一个设计的改动将花费数千英镑/美元，用以更换工具，而且整个流程耗费数周才能完成。
如果是重大的改动，则需要完全更换新的工装。
使用激光烧结快速成型技术，制作出两个进气管的设计模型，之后使用尼龙粉末生产17个，每个成本低于1000英镑，生产效率为每件产品1.5天。
这仅仅对汽车零件开发来说就节省了巨大的财务开支，并将进一步开发所需的时间减半——从一年缩短到了六个月。
3D打印技术：SLA、FDM、SLS等技术的特点和应用对比分析
3D打印技术：SLA、FDM、SLS等技术的特点和应用对比分析3D打印技术已经在多个领域取得了广泛应用，例如医疗、航空航天、汽车、工业制造等。
其中，SLA（StereoLithography）技术、FDM （Fused Deposition Modeling）技术、SLS（Selective Laser Sintering）技术是三种常见且应用广泛的技术。
本文将对这三种技术的特点和应用进行对比分析，以便更好地了解它们的优劣。
1. SLA技术SLA技术是一种利用光固化树脂的三维打印技术，通过使用紫外线激光照射在光敏树脂表面，将树脂固化成固体物体。
SLA技术的特点有：-高精度：由于激光精确照射在树脂表面，SLA技术可以实现非常高的精度和表面光滑度。
-材料多样性：SLA技术可以使用不同材质的光敏树脂，可以实现多种功能性的零件制造。
-成型速度较慢：由于要使用激光逐层固化树脂，SLA技术的成型速度相对较慢。
SLA技术的应用范围非常广泛，主要包括医疗领域中的生物医学模型制造、工业设计中的样机打印、珠宝设计中的模具制作等领域。
2. FDM技术FDM技术是一种利用熔融式塑料丝进行层层堆积的三维打印技术，通过加热喷嘴将塑料丝熔化后挤出，通过控制喷嘴的运动路径实现物体的制造。
FDM技术的特点包括：-较低的成本：相比其他技术，FDM技术的设备和材料成本相对较低。
-制造速度快：FDM技术可以实现较快的成型速度，适用于批量定制生产。
-材料种类丰富：FDM技术可以使用多种不同材质的塑料丝，可以满足不同领域的需求。
FDM技术的应用范围包括汽车领域的零部件制造、航空航天领域的样机验证、工业制造中的快速定制等领域。
3. SLS技术SLS技术是一种利用激光烧结粉末材料进行层层堆积的三维打印技术，通过使用激光将粉末材料局部烧结固化，形成物体的过程。
SLS技术的特点有：-可制造复杂结构：SLS技术可以实现复杂结构的制造，适用于精细零件制作。
第十章 快速成型制造技术的应用
如果一个产品的零件多而且复杂就需要做总体装配校核。在投产之 前，先用快速成型制造技术制作出全部零件原型，进行试安装，验证设 计的合理性和安装工艺与装配要求，若发现有缺陷，便可以迅速、方便 地进行纠正，使所有问题在投产之前得到解决。下图为某发动机气缸部 件中气缸盖改进设计后制作的用于装配检验的LOM模型。
右图所示为用于冷却系统流动分析的 气缸盖模型。为了进行分析，该气缸 盖模型装在了曲轴箱上，并配备了必 要的辅助零件。图中的蓝色液体高亮 显示了腔体的内部结构。当分析结果 不合格时，可以将模型拆卸，对模型 零件进行修改之后重装模型，进行另 一轮的流动分析，直至各项指标均满 足要求为止。
第二节 快速成型技术的应用领域
第一节 快速原型的基本用途
新产品的开发总是从外形设计开始的，外观是否美观和实用往往决 定了该产品是否能够被市场接受。传统的加工方法中，二维工程视图在设
计加工和检测方面起着重要作用。其做法是根据设计师的思想，先制作出
效果图及手工模型，经决策层评审后再进行后续设计。但由于二维工程视 图或三维观感图不够直观，表达效果受到很大限制，而手工制作模型耗时
图10-13 对RP模型需求的行业
第二节 快速成型技术的应用领域
1. 汽车行业
快速成型技术应用效益较为显著的行业为汽车制造业，世界上几乎 所有著名的汽车生产商都较早地引入快速成型技术辅助其新车型的开发， 取得了显著的经济效益和时间效益。 现代汽车生产的特点就是产品的多型号、短周期。为了满足不同的 生产需求，就需要不断地改型。虽然现代计算机模拟技术不断完善，可以 完成各种动力、强度、刚度分析，但研究开发中仍需要做成实物已验证其 外观形象、工装可安装性和可拆卸性。对 于形状、结构十分复杂的零件，可以采用 快速成型技术制作零件原型以验证设计人 员的设计思想，并利用零件原型做功能性 和装配性检验。右图为采用光固化快速成 型及技术制造的汽车水箱面罩原型。
快速成型技术原理及应用
快速成型技术原理及应用快速成型技术又称快速原型制造(Rapid Prototyping Manufacturing，简称RPM)技术，诞生于20世纪80年代后期，是基于材料堆积法的一种高新制造技术，被认为是近20年来制造领域的一个重大成果。
成型原理：基于离散-叠加原理而实现快速加工原型或零件特点：不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件简介：(Rapid Prototyping&Manufacturing, 缩写为RP)是二十世纪八十年代末九十年代初兴起并迅速发展起来的新的先进制造技术. 其特点是可以不需机加工设备或者模具即可快速制造形状极为复杂的工件, 从而在小批量产品生产或新产品试制时节省时间和初始投资.这里所说的快速加工原型是指能代表一切性质和功能的实验件,一般数量较少,常用来在新产品试制时作评价之用. 而这里所说的快速成型零件是指最终产品,已经具有最佳的特性,功能和经济性.快速成型技术(RP)的成型过程: 首先建立目标件的三维计算机辅助设计(CAD 3D)模型, 然后对该实体模型在计算机内进行模拟切片分层,沿同一方向(比如Z轴)将CAD 实体模型离散为一片片很薄的平行平面; 把这些薄平面的数据信息传输给快速成型系统中的工作执行部件,将控制成型系统所用的成型原材料有规律地一层层复现原来的薄平面, 并层层堆积形成实际的三维实体,最后经过处理成为实际零件.经过20多年的发展, 快速成型技术(RP)有较大发展, 应用非常广泛,尤其在汽车制造,航天航空,建筑,家电,卫生医疗及娱乐等领域有强大的应用.目前基于快速成型技术(RP)开发的工艺种类较多, 可以分别按所用材料划分, 成型方法划分等.1) 利用激光或其它光源的成型工艺的成型:---（SL）---（简称LOM)---（简称SLS)---形状层积技术(简称SDM);2) 利用原材料喷射工艺的成型:---（简称FDM)---三维印刷技术(简称3DP)其它类型工艺有:---树脂热固化成型 (LTP)---实体掩模成型 (SGC)---弹射颗粒成型 (BFM)---空间成型 (SF)---实体薄片成型 (SFP)应用：RPM技术的发展水平而言，在国内主要是应用于新产品（包括产品的更新换代）开发的设计验证和模拟样品的试制上，即完成从产品的概念设计（或改型设计），造型设计，结构设计，基本功能评估，模拟样件试制这段开发过程。
sls工艺技术特点
sls工艺技术特点SLM（Selective Laser Melting，选择性激光熔化）工艺是一种3D打印技术，也称为SLM 3D打印。
它采用激光束将金属粉末逐层熔化，将其固化成所需的形状。
SLM工艺具有以下几个特点：首先，SLM工艺可以制造复杂的零件。
由于SLM是逐层堆叠的技术，可以实现非常复杂的设计。
相比传统的加工方法，SLM可以制造出更加复杂和精确的几何形状，包括内部结构和空隙。
其次，SLM工艺适用于多种材料。
SLM可以用于制造各种金属材料，如不锈钢、高温合金、钛合金等。
这使得SLM工艺在航空航天、汽车、医疗器械等行业有广泛的应用。
第三，SLM工艺可以实现快速制造。
SLM是一种快速的制造技术，可以大大减少制造时间。
传统的制造方法可能需要数天甚至数周才能完成一个零件的制造，而SLM可以在几个小时内完成。
第四，SLM工艺可以减少材料浪费。
传统的加工方法常常需要将原材料切割或切割成所需形状，这会导致大量的材料浪费。
而SLM工艺是直接将金属粉末熔化成形，几乎没有浪费。
第五，SLM工艺可以实现个性化制造。
由于SLM工艺可以制造复杂的几何形状，因此可以轻松实现个性化制造。
根据用户的要求，可以定制各种形状和尺寸的零件。
第六，SLM工艺可以降低制造成本。
尽管SLM设备和材料的成本较高，但由于可以减少制造时间和材料浪费，SLM工艺可以在长期使用中降低制造成本。
总之，SLM工艺是一种高效、灵活和经济的制造技术。
它可以制造复杂的零件，适用于多种材料，实现快速制造，减少材料浪费，并实现个性化制造。
随着SLM技术的不断发展和成熟，相信它会在各行各业得到广泛应用。
sls技术的原理特点及应用领域
SLS技术的原理特点及应用领域1. SLS技术简介SLS（Selective Laser Sintering）技术是一种快速成型技术，也被称为激光烧结成型技术。
它是一种使用激光将粉末材料烧结层层堆积而成三维实体的造型方法。
SLS技术最早由德国的D.S. Hilbert在1980年代初提出，并在随后的几十年中得到了广泛的应用和发展。
2. SLS技术的原理SLS技术的工作原理可以概括为以下几个步骤：2.1. 材料选择SLS技术通常采用粉末状材料，如塑料、金属、陶瓷等。
选择合适的材料对于SLS技术的成功应用至关重要。
2.2. 粉末层压首先，将一层薄薄的粉末材料均匀地铺在工作台上，形成一个粉末层。
2.3. 激光烧结接下来，激光束被聚焦到粉末层上的特定位置。
激光的能量会将粉末材料局部加热，使其熔融并与下层粉末粒子结合。
2.4. 层层堆积一旦一层材料烧结完成，工作台会下降一层，形成新的粉末层。
再次进行激光烧结，直到整个模型被逐层堆积完成。
2.5. 后处理打印成品完成后，需要进行后处理来去除未烧结的粉末并进行粗糙表面的处理。
3. SLS技术的特点SLS技术具有以下几个显著的特点：•无需支撑结构: SLS技术是一种自支撑的打印技术，不需要使用支撑结构来支持打印物体，这使得SLS技术在制造复杂形状物体时更具优势。
•材料多样性: SLS技术可以使用多种材料进行打印，包括塑料、金属、陶瓷等。
这种灵活性使得SLS技术适用于各种不同的应用领域。
•高精度: SLS技术的打印精度较高，可以制造出精细的细节和复杂的结构。
•快速制造: SLS技术可以快速制造出物体，相比传统制造方法，节约了大量的时间和成本。
•无需模具: SLS技术可以直接从计算机辅助设计（CAD）模型进行打印，无需制作模具，节省了制模的时间和费用。
4. SLS技术的应用领域SLS技术具有广泛的应用领域，包括但不限于以下几个方面：4.1. 制造业SLS技术在制造业中得到了广泛的应用。
sls工艺的基本原理
sls工艺的基本原理宝子们！今天咱们来唠唠那个超酷的SLS工艺，这名字听起来是不是就有点高大上？其实呀，它的原理可有意思啦。
SLS呢，全名叫选择性激光烧结。
咱就想象一下，有一个装满了粉末材料的大盒子，这些粉末就像是一群小小的精灵，安安静静地待在盒子里呢。
这粉末可不是随随便便的粉末哦，它可以是尼龙粉末呀，还有其他各种各样适合烧结的材料粉末。
然后呢，有一道超级厉害的激光就像一把神奇的画笔。
这激光的作用可大啦，它会按照预先设计好的模型形状，一点一点地去扫描那些粉末。
比如说，要做一个小玩偶的模型，激光就会在粉末堆里精确地找到那些对应小玩偶形状的点。
当激光打到粉末上的时候，就像是给粉末施了魔法一样，被激光打到的粉末就会迅速地烧结在一起。
这个烧结的过程呢，就有点像把松散的沙子变成了坚固的小沙块，不过这里是把粉末变成了坚固的小颗粒组合啦。
你看啊，激光就这么一点一点地扫描，一层一层地把粉末烧结起来。
就好像是在盖房子，一层一层地砌砖一样。
先烧结好一层，然后呢，这个平台会把已经烧结好的这一层稍微降低一点，接着又在上面铺上一层新的粉末。
这新的粉末又会被激光按照模型的下一层形状进行烧结。
这样一层一层地叠加起来，慢慢地，一个完整的三维模型就从粉末堆里诞生啦。
这过程中啊，那些没有被激光烧结到的粉末呢，就像是一群小跟班，在旁边起着支撑的作用。
它们就乖乖地待在那里，直到整个模型制作完成。
然后呢，把那些没有烧结的多余粉末清理掉，就像把舞台上多余的道具撤掉一样，一个精致的SLS工艺制作出来的模型就出现在眼前啦。
SLS工艺的好处可多啦。
它可以制作出形状超级复杂的东西哦。
那些传统工艺很难做到的奇奇怪怪又超级酷的形状，对于SLS来说就像是小菜一碟。
比如说那种内部有很多复杂结构的小零件，像是一个有着很多细小通道的小盒子，SLS工艺都能轻松搞定。
而且啊，它的材料利用率还挺高的呢。
不像有些工艺，会浪费好多材料。
在SLS 这里，那些多余的粉末还可以回收再利用，就像把吃剩的食物重新加工成新的美食一样，是不是很环保呀？不过呢，这SLS工艺也有它的小脾气。
激光快速成型技术
在可持续发展理念的推动下，激光快速成型技术 将更加注重环保和资源循环利用，降低能耗和减 少废弃物排放。
创新与发展
未来，激光快速成型技术将继续创新和发展，与 其他先进制造技术相结合，推动制造业的转型升 级和高质量发展。
05
激光快速成型技术的实 际应用案例
产品原型制作
快速原型制作
01
通过激光快速成型技术，可以在短时间内制作出产品原型，缩
快速性
与传统加工方法相比，激光快速 成型技术能够大大缩短制造周期， 提高生产效率。
灵活性
激光快速成型技术能够制造出各 种形状和结构的零件，适用于复 杂零件的制造。
定义
激光快速成型技术是一种基于数 字模型文件和激光束的高效、高 精度制造技术，能够快速制造出 复杂的三维实体。
材料广泛性
激光快速成型技术可以应用于各 种材料，包括塑料、金属、陶瓷 等。
短了产品开发周期，降低了开发成本。
优化设计流程
02
通过制作原型，设计师可以在早期阶段发现设计中的问题并进
行改进，提高了设计效率。
降低生产风险
03
在产品正式生产前制作原型，可以减少因设计错误导致的生产
风险和成本损失。
定制化产品生产
01
02
03
个性化定制
激光快速成型技术可以根 据客户需求定制个性化产 品，满足消费者对个性化 的需求。
小批量生产
对于一些小批量、高附加 值的产品，激光快速成型 技术可以快速实现生产， 降低生产成本。
定制化服务
在服务行业，激光快速成 型技术可以用于定制化服 务，例如为客户定制饰品、 模型等。
生物医学领域应用
生物材料研究
激光快速成型技术可用于生物材料的 研究，例如用于制作生物组织的模型， 以便更好地了解其结构和功能。
快速成型技术及应用讲解
第一章 快速成型原理及方法概要
１.２快速成形的主要工艺方法 1.2.6固基光敏液相法（Solid ground curling--SGC）
固基光敏液相法的工艺原理如图1-8所示。一层的成型过程由五步来 完成：添料；掩膜紫外光曝光；清除未固化的多余液体料；向空隙处填 充蜡料和磨平。掩膜的制造采用了离于成像技术，因此同一底片可以重 复使用。由于过程复杂，SGC成形机是所有成形机中最庞大的一种。
第一章 快速成型原理及方法概要
1.1成型方式分类
(3)受迫成形（Stacking Forming）受迫成型是利 用材料的可成形性（如塑性等）在特定外围约束（边 界约束或外力约束）下成形的方法．传统的锻压，铸 造和粉末冶金等均属于受迫成形．
(4)生长成形(Growth Forming)生长成形是利用材 料的活性进行成形的方法，自然界中生物个体发育均 属于生长成形，“克隆”技术是产生在人为系统中的 生长成形方式．随着活性材料，仿生学，生物化学， 生命科学的发展，这种成形方式将会得到很大发展．
第一章 快速成型原理及方法概要
1.3 RPT的现状和发展方向
2.国内RPT的现状 国内RPT的研究从20世纪90年代初开始，起步较早
，发展很快，具有代表性的有： 清华大学，主要从事基于LOM和FDM工艺的设备、工
艺和材料的研究，已经产业化。 华中理工大学，主要从事基于LOM工艺的设备、工
艺和材料的研究，进来也开展了对SLS的研究，已经产 业化。
和材料各方面都存在很大的发展空间。上述介绍的各种 RP工艺方法各具优缺点，加工对象和应用方向也各有侧 重，使用的材料也不同。因此如何扬长避短，进一步完 善和改进各种RP工艺，提高加工效率和质量，降低设备 制造成本和运行成本，研究开发更多适用材料，降低材 料成本，这是RPT到了产业化阶段参与激烈的市场竞争 必须要面临的问题。
快速成型技术及其应用
快速成型技术及其应用一、本文概述随着科技的迅速发展和市场竞争的日益激烈，产品的设计、开发和生产周期已经成为决定企业竞争力的关键因素。
在这一背景下，快速成型技术（Rapid Prototyping，简称RP技术）应运而生，以其独特的优势在生产制造领域引发了深刻的变革。
本文旨在全面介绍快速成型技术的基本概念、发展历程、主要类型及其在各行业中的应用实例，分析快速成型技术带来的经济效益与社会影响，并展望其未来的发展趋势和挑战。
通过对这一技术的深入探讨，我们期望能够帮助读者更好地理解并应用快速成型技术，以促进企业创新能力的提升和产业升级的加速。
二、快速成型技术的基本原理与分类快速成型技术（Rapid Prototyping, RP）是一种基于三维计算机辅助设计（CAD）数据，通过逐层堆积材料来制造三维实体的技术。
其基本原理可以概括为“离散-堆积”。
将三维CAD模型进行切片处理，得到一系列二维层面信息；然后，按照这些层面信息，通过特定的成型设备，如激光烧结机、熔融沉积机、光固化机等，将材料逐层堆积起来，最终形成与原始CAD模型一致的三维实体。
根据成型材料的不同和成型方式的差异，快速成型技术可以分为以下几类：熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling, FDM）：该技术使用热塑性材料，如蜡、ABS塑料等。
材料在喷头中加热至熔融状态，然后按照CAD模型的切片信息，通过喷头逐层挤出材料，冷却后形成实体。
光固化成型（Stereo Lithography, SLA）：使用液态光敏树脂作为材料。
在紫外光照射下，液态树脂逐层固化，形成实体。
该技术精度较高，适用于制造复杂结构和高精度的模型。
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering, SLS）：采用粉末状材料，如塑料粉末、金属粉末、陶瓷粉末等。
在激光的作用下，粉末逐层烧结，形成实体。
该技术可以制造金属和陶瓷等高强度材料的零件。
sls工艺成型应用案例
sls工艺成型应用案例SLM工艺成型是指通过熔融金属粉末的选择性加热和熔融，逐层堆积形成三维实体物体的一种快速成型技术。
SLM工艺成型技术具有制造速度快、制造精度高、制造成本低等优点，在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域有着广泛的应用。
以下是10个SLM工艺成型应用案例。
1. 航空航天领域：SLM工艺成型技术被广泛应用于航空航天领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂内部结构和轻量化设计的航空发动机零部件，提高了零部件的性能和耐久性。
2. 汽车制造领域：SLM工艺成型技术可以用于汽车制造领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂结构和高强度的汽车发动机零部件，提高了汽车的性能和燃油效率。
3. 医疗器械领域：SLM工艺成型技术可以用于医疗器械领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有个性化设计和高精度的人工关节，提高了手术的成功率和患者的生活质量。
4. 电子设备领域：SLM工艺成型技术可以用于电子设备领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂结构和高导热性的散热器，提高了电子设备的散热效果和工作稳定性。
5. 工业制造领域：SLM工艺成型技术可以用于工业制造领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂结构和高耐磨性的模具，提高了工业制造的效率和品质。
6. 船舶制造领域：SLM工艺成型技术可以用于船舶制造领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂内部结构和高耐腐蚀性的船舶部件，提高了船舶的使用寿命和安全性。
7. 建筑领域：SLM工艺成型技术可以用于建筑领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂形状和高强度的建筑结构件，提高了建筑的结构稳定性和耐久性。
8. 能源领域：SLM工艺成型技术可以用于能源领域的零部件制造。
例如，利用SLM工艺成型技术可以制造出具有复杂内部结构和高热效率的燃料电池板，提高了能源的利用效率和环境友好性。
SLS技术的成形工艺原理
SLS技术的成形工艺原理SLS技术（Selective Laser Sintering）是一种基于激光能量照射塑料粉末，使其熔化并逐层固化成形的三维打印技术。
SLS技术采用粉末床层积法，能够制造出复杂的几何形状，并且不需要支撑结构，因此在工业领域有着广泛的应用。
其成形工艺原理主要包括粉末填充、激光照射和固化等过程。
首先，SLS技术的成形开始于粉末填充阶段。
在这个阶段，需要将塑料粉末均匀地喷散在建模区域的平面上。
通常情况下，建模区域的平面是由一层可移动的平台构成的。
通过粉末层的厚度控制，可以调整成品的质量和精度。
接下来，激光照射成为SLS成形过程的关键步骤。
激光器会发射一束高能量的激光束，可在建模区域上形成散焦的径向光斑。
这个焦点光斑极其精确，能够准确地照射到粉末层上的局部区域，并使其局部熔化。
而粉末层周围的区域并不受激光的照射，因此保持在原有的粉末状态。
当激光束照射到粉末层上时，粉末粒子的表面温度会迅速上升，超过其玻璃化温度。
玻璃化温度是粉末颗粒附近的温度，使得粉末颗粒变得粘稠，但是没有熔化。
这使得粘稠化的颗粒能够在创建一个连续的固态区域时保持在受激光区域内。
通过激光光斑的准确定位和时间控制，可以将多个固态区域连接起来，并形成一个完整的物体层。
当一层固态区域形成之后，建模区域平台会向下移动一层，重新装填新的粉末层。
再次进行激光照射和固化，新的固态区域就会与上一层进行连接。
通过不断重复这个过程，直到完成整个物体的打印。
在一次完整的打印过程中，由于激光束的径向散焦，可以同时打印多个物体或多个不同的部分。
这为提高生产效率提供了可能，可以在一次打印中完成多个物体的生产。
最后，打印完整后的物体需要进行后处理。
由于打印物体是由粉末层渲染出来的，还需要将多余的粉末清除出来，并进行喷砂、烧结等后处理工艺，以加强物体的强度和表面质量。
总结起来，SLS技术的成形工艺原理主要包括粉末填充、激光照射和固化，通过多次照射和固化形成连续的固态区域，最终构建出完整的三维打印物体。
几种常见快速成型工艺优缺点比较
几种常见快速成型工艺优缺点比较常见的快速成型工艺包括：激光烧结法（Selective Laser Sintering，SLS）、光固化法（Stereolithography，SLA）、喷墨打印法（Inkjet Printing）、电子束熔化法（Electron Beam Melting，EBM）、热熔沉积法（Fused Deposition Modeling，FDM）等。
下面将逐一比较这些方法的优缺点。
激光烧结法（SLS）是使用激光器将可塑性粉末烧结成所需形状的方法。
其优点包括：1.适用范围广：SLS可以用于各种材料，包括塑料、金属、陶瓷等。
因此，它适用于不同领域的应用，例如制造汽车零件、医疗器械等。
2.生产速度快：SLS可以在短时间内完成复杂形状的成型，节省了生产时间。
3.无需支撑结构：由于激光烧结的方式，SLS制造的零件不需要支撑结构，因此可以制造更为复杂的形状。
但SLS也存在一些缺点：1.成本较高：SLS设备的价格相对较高，且材料也相对较贵，导致成本较高。
2.表面质量较差：SLS制造的零件表面质量一般较差，需要进行后处理才能得到满意的结果。
光固化法（SLA）是使用紫外线激光器将液态光敏物质逐层固化成所需形状的方法。
其优点包括：1.高精度：SLA制造的零件具有较高的精度和细节展现能力。
2.可用材料多样：SLA可以使用不同种类的光敏物质进行成型，例如树脂、陶瓷等。
3.成本相对较低：SLA设备的价格相对较低，且材料成本也较低。
然而，SLA也存在一些缺点：1.制造速度较慢：由于光敏物质需要逐层固化，SLA制造的速度较慢。
2.零件强度较低：SLA制造的零件强度一般较低，不适用于承受大负荷的情况。
喷墨打印法（Inkjet Printing）是使用喷墨头将液态材料逐层喷射成所需形状的方法。
其优点包括：1.制造速度快：喷墨打印法可以较快地完成成型过程。
2.低成本：喷墨打印设备相对成本较低，材料成本也较低。
sls选择性激光烧结的应用原理
SLS选择性激光烧结的应用原理1. 简介选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）是一种采用激光束将粉末材料逐层烧结而形成三维实体的增材制造技术。
它通过粉末材料的层层烧结，实现了高精度、高质量的构件制造。
在各个行业中，SLS技术被广泛应用于快速原型制作、定制制造、功能性部件制造等领域。
2. SLS工艺原理SLS工艺的基本原理是利用激光束烧结粉末材料，逐层形成所需的构件。
其主要步骤包括前处理、扫描加工和后处理。
2.1 前处理在SLS前处理阶段，首先确定待制造的构件的CAD模型，并对模型进行切片处理。
切片处理将CAD模型分割为一系列水平的薄层，每个薄层的厚度由材料和制造参数决定。
2.2 扫描加工在扫描加工阶段，激光束根据切片数据逐层扫描烧结粉末。
激光束通过镜子反射，精确地瞄准粉末层，并将粉末加热到临界温度以上，使其颗粒间发生烧结，实现层层叠加。
2.3 后处理SLS后处理阶段主要包括去除未烧结的粉末、清洁构件和表面处理。
去除未烧结粉末可以通过吹扫、振动或机械剥离等方法实现。
清洁构件可以采用化学溶解、超声波清洗等方式。
表面处理可以通过打磨、喷涂等方式来增加构件的光滑度和美观度。
3. SLS的应用领域SLS技术具有广泛的应用领域，以下列举了其中几个常见的应用领域：3.1 快速原型制作SLS技术在快速原型制作领域具有重要的应用价值。
通过SLS技术，可以快速制作出准确的原型，用于产品设计验证、展示等方面。
与传统制造方法相比，SLS 技术具有更高的制造速度和更灵活的形状设计。
3.2 定制制造SLS技术可以根据个体的需求和特定要求进行制造，因此在定制化制造方面具有突出的优势。
例如，医疗行业中可以使用SLS技术制造个体化的假肢和义肢，为患者提供更加贴合的解决方案。
3.3 功能性部件制造SLS技术可以制造出具有复杂形状和内部结构的功能性部件。
这些部件可以具备特定的物理性能和化学性能，用于各种应用，如航空航天、汽车、电子等领域。
SLS快速成型机设计
SLS快速成型机设计SLS（Selective Laser Sintering）是一种先进的快速成型技术，也是目前广泛应用于工业领域的一种方法。
它以粉末材料为原料，利用激光束将粉末材料按照设计要求逐层熔结成立体实物。
下面将详细介绍SLS快速成型机的设计。
首先，SLS快速成型机的设计必须考虑到以下几个方面：建模软件、控制系统、激光束系统、粉末供给系统、温度控制系统和安全设备。
在控制系统方面，SLS快速成型机需要使用PLC（Programmable Logic Controller）控制系统，对快速成型机的运行进行精确控制。
PLC 控制系统可以控制激光束的位置、强度和方向，实现准确的熔结过程。
激光束系统是SLS快速成型机的核心部件，它负责将激光束聚焦在粉末材料上进行熔结。
激光束系统包括激光发生器、扫描镜和光源等组件。
激光发生器负责产生高强度的激光束，扫描镜则用于将激光束按照设计路径进行扫描，光源则提供光能来激发激光束。
这些组件需要精确的控制，以保证熔结过程的准确性和质量。
粉末供给系统是将粉末材料输送到熔结区域的设备。
它由粉末槽、输送机和喷嘴等部分组成。
粉末槽用来存放粉末材料，输送机将粉末材料输送到喷嘴，喷嘴则喷洒粉末材料到激光束照射的区域。
粉末供给系统需要保证粉末材料的均匀输送和适量喷洒，以保证熔结过程的稳定性。
温度控制系统是SLS快速成型机中非常重要的一部分，它可以控制熔结区域的温度。
温度控制系统通常包括加热设备和温度传感器。
加热设备可以提供适当的热量来熔结粉末材料，温度传感器则用来监测熔结区域的温度，以实现精确的温度控制。
最后，安全设备是SLS快速成型机设计中必不可少的一部分。
由于快速成型过程中会产生高温和高能量的激光束，所以需要设置相应的安全装置来确保操作人员的安全。
如门禁传感器、熔结区域封闭装置和紧急停止按钮等。
综上所述，SLS快速成型机的设计需要考虑建模软件、控制系统、激光束系统、粉末供给系统、温度控制系统和安全设备等方面。
请简述sls的基本原理
请简述sls的基本原理SLS（Selective Laser Sintering）是一种增材制造技术，通过使用激光束逐层烧结粉末材料来制造三维物体。
它是一种先进的快速成型技术，广泛应用于工业制造、医疗和航空航天等领域。
SLS技术的基本原理是激光烧结。
首先，选择一种适合的粉末材料，例如尼龙或尼龙复合材料作为原料。
将粉末材料均匀地分布在制造区域的建造台上。
然后，使用一束高功率激光束扫描整个层的轮廓，将激光束聚焦在粉末的表面上。
激光束的能量会使粉末材料局部熔化和烧结，形成固体物体的截面。
完成一层后，建造台会下降一个层次，再次进行粉末分布和激光烧结的过程，重复多次直到制造出完整的三维物体。
SLS技术与其他增材制造技术相比有一些独特的优势。
首先，SLS技术不需要使用支撑结构，因为打印材料自身的粉末可以充当支撑。
这使得SLS技术可以制造出更复杂的几何形状，无需后期去除支撑物。
其次，SLS技术可以使用多种类型的材料，包括金属、陶瓷和高温塑料等。
这使得SLS技术适用于各种不同的应用领域。
此外，SLS技术可以实现批量生产，可以同时制造多个部件，提高生产效率。
SLS技术的主要步骤如下：1. 准备工作：选择适合的粉末材料，并将其均匀地分布在建造台上。
建造台通常由金属材料制成，能够承受高温和压力。
2. 扫描和烧结：使用激光束扫描整个层的轮廓，将激光束聚焦在粉末的表面上。
激光束的能量使粉末局部熔化和烧结。
3. 建造台下降：完成一层后，建造台下降一个层次，使新的一层粉末暴露在激光束下。
这一过程被称为“可重复制造循环”，直到构建出完整的三维物体为止。
4. 冷却和清洁：完成打印后，待物体冷却后，将其从建造台上取下。
然后，清除未烧结的粉末，可以使用风扇、溶剂或其他方法进行清洁。
5. 后处理：根据需要，可以进行进一步的后处理操作，例如热处理、机械加工或涂层。
SLS技术的应用非常广泛。
在工业制造领域，SLS技术可以用于制造原型、工具和模具等。
SLS激光快速成型技术基本原理和工艺的优缺点
SLS激光快速成型技术基本原理和工艺的优缺点华曙高科指出SLS激光快速成型技术是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面，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。
这项技术与SLA很相似，也是用激光束来扫描各层材料，但SLS的激光器为CO2激光器，成型材料为粉末物质。
制作时，粉末被预热到稍低于其熔点温度，然后控制激光束来加热粉末，使其达到烧结温度，从而使之固化并与上一层粘结到一起。
目前烧结的材料主要有标准的铸造蜡材，标准的工程热塑性塑料如聚碳酸酯、尼龙、覆膜金属。
现在国内外正在研究陶瓷以及其它工程塑料的烧结成型，下面由华曙高科快速模型给大家分析下SLS激光快速成型技术工艺的优缺点。
优点：（1）可采用多种材料。
理论上讲，可采用加热时黏度降低的任何粉末材料，通过材料或各种含黏结剂的涂层颗粒制造任何造型。
（2）制造工艺简单。
由于可用材料比较多，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。
（3）高精度。
该工艺一般能够达到工件整体范围内（0.05-2.5)mm的公差。
（4）无需支撑结构。
叠层过程出现的悬空层可直接由未烧结的粉末来支撑。
（5）材料利用率高。
该工艺不用支撑，不需制作基底支撑，为常见几种RP工艺利用率最高的，且价格较便宜。
缺点：（1）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，因此，原型表面严格讲是粉粒状的，因而表面质量不高。
（2）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。
（3）有时辅助工艺较复杂。
拿聚酰胺粉末烧结来说，为避免激光扫描烧结过程中材料因高温起火燃烧，需在工作空间加入阻燃气体，多为氮气。
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激光快速成型（SLS）技术在汽车领域的应用
湖南华曙公司采用的选择性粉末激光烧结（SLS）技术是行业领先的柔性智能制造技术，广泛服务于汽车制造、飞机工程、消费电子、精密传感等诸多领域。
快速制造（RM）激光装备欧美等国07年一年新增近2000台，制成产品已经大量出现在飞机、汽车、大型仪器、仪表等领域，由于不需要模具，从CAD文件到产品可在15小时之内出货，对我们这个传统的制造业大国产生了强烈的冲击，庞大的市场需求与国产设备的极缺造成的反差，无论是激光装备国产化市场还是产品市场都给我们留出了宝贵的市场机遇。
我们项目正是在国内批量制造RM设备并承接RM产品制造服务，并力争建成全国领先的产业集群，国家工程技术中心。
汽车设计和塑胶件批量制造中应用
汽车外形及内饰件的设计、改型、装配试验，发动机、汽缸头等复杂外型的试制。
作为设计验证和评估的手段，激光快速成型已经用于国内外汽车产业中，
●例如美国克莱斯勒公司已制造车身模型，将其放在高速风洞中进行空气动力学试验分析，取得了令人满意的效果，大大节约了试验费用。
●汽车发动机进气管内腔形状是由十分复杂的自由曲面构成的，它对提高进气效率、燃烧过程有十分重要的影响。
设计过程中，需要对不同的进气管方案做气道试验，传统的方法是用手工方法加工出由几十
个截面来描述的气管木模或石膏模，再用砂模铸造进气管，加工中，木模工对图纸的理解和本身的技术水平常导致零件与设计意图的偏离，有时这种误差的影响是显著的。
使用数控加工虽然能较好地反映出设计意图，但其准备时间长，特别是几何形状复杂时更是如此。
英国Rover公司使用激光快速成型技术生产进气管的外模及内腔模，取得了令人满意的效果。
●在汽车模具制造中应用本激光快速成型技术，能烧结蜡、聚碳酸酯、尼龙、金属等各种材料。
用该系统制造的钢铜合金注塑模具，可注塑5万件工件。
也可以结合其他技术来制作钢质模具，实现金属模的快速制造。
或者直接制造出复形精度较高的EDM电极，用于注塑模、锻模、压铸等钢制模具型腔的加工。
一个中等大小、较为复杂的电极一般4～8h即可完成，复形精度完全满足工程要求。
福特汽车公司用此技术制造汽车模具取得了满意的效果。
上海交通大学也已通过RP与精密铸造结合的方法为汽车及汽车轮胎等行业生产进口替代模具计80余副。
与传统机加工法相比，快速模具制造的制作成本及周期大大降低。
我国每年需进口模具达几十亿美元，主要是复杂模具和精密模具，因此，激光快速成型技术在未来的汽车模具制造业中的应用前景十分广阔。
●在汽车灯具制造上的应用汽车灯具大多数的形状是不规则的,曲面复杂,模具制造难度很大。
通过快速成型技术,可以很快得到精确的产品试样,为模具设计CAD和CAM提供了有利的参考。
同时,也可以通过快速成型技术,用熔模铸造的方法快速、高精度地制造出灯具模具。
下图是3D等公司采用激光分层技术制作的汽车部件：
总之，国外的车身模具开发都可以在比较短的时间内完成。
5年前，全球完成车身模具开发的时间大概需要24个月，3年前需要18个月，现在仅仅需要12个月。
目前，日本的开发速度是最快的，只需8个月。
中国这种开发速度要慢很多。
2004年模具产值达530多亿元，比原来“十五”规划的2005年490亿元的目标多出40多亿元。
其中汽车覆盖件模具的年均增幅还要高于行业总水平，这几年年均增长率接近20%。
衡量一个国家汽车工业的综合竞争实力，不能光从汽车生产的数量来看，更要从汽车自主开发、制造水平及能力等方面综合考虑。
由于汽车生产中 90%以上的零部件都要依赖模具成型，可以说，汽车模具技术是汽车制造业重要的工艺基础，是与世界汽车制
造行业竞争的根本条件。
目前中国汽车模具技术水平和能力虽然经过十几年发展，进步很快，但在世界汽车制造业中仍处于中低水平。
只有采用先进的激光快速成型技术才能大大缩短开发时间，提升中国汽车产业制造水平。