第5章 选择性激光烧结成形技术
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工艺与应用第一篇：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。
SLS选择性激光烧结.pptx
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
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四、SLS工艺优点
选择性激光烧结技术
成型0701 第八小组 小组成员：鲁建飞 王旭松 肖娟 李慧 邓富敏 主 讲 人：王旭松
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状三维实体 零件制造的技术的总称。
四、SLS工艺优点
四、SLS工艺优点
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。
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。
一、SLS技术概述
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。
SLS选择性激光烧结快速成型
SLS选择性激光烧结快速成型
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）技术以固体粉末材料直接成型三维实体零件，不受零件形状复杂程度的限制，不需要任何的工装模具，直接将CAD三维模型转换为实体零件，该技术以原型复杂系数最大、应用范围最广、运行成本最低著称，采用该技术能够大大缩短产品研制开发周期，减少产品研制开发费用，加快产品更新速度，迅速响应市场需求，从而大大提升企业核心竞争力。
选择性激光烧结（SLS）技术属于快速成型（Rapid Prototyping，简称RP）技术领域，与传统制造技术相比，RP技术是一项具有数字化制造、高度柔性和适应性、直接CAD模型驱动、快速、材料类型丰富多样等鲜明特点的先进制造技术，自二十世纪八十年代末发展至今，己成为现代先进制造技术中的一项支柱技术。
sls采用红外激光器作能源。
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。
选择性激光烧结技术讨论
选择性激光烧结技术讨论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。
选择性激光烧结成型技术在华北工学院
成 型 方法 ，其 基 本原 理 如 图 １５ 示．首 先利 用 ＣＡＤ 所 Ｌ 软 件 ， 计 算 机 中建立 三 维 立 体 模 型 ， 用 分 层 切 片 在 并 软 件对 其进 行 处理 得 到在 不 同 高度 上 每一截 面层 的 信
息．烧 结 时 先 在 工 作 台上 铺 上 一 层 粉 末 ；然 后 采 用激
围 宽 及 材 料 可 重 复 使 用 ， 为快 速 成 型 技术 中 的 一 种 非 常 有 发 展 潜 力 的工 艺方 法 ． 成
关键 词 ： 快 速 成 型 ；选 择 性 激 光 烧 结 ； 模 铸 造 ；模 具 熔 中 图 分 类 号 ： Ｔ ６ ． Ｈ１５ １ 文献 标识 码 ： Ａ
，
工 大学 、宁波 生 产力 促 进 中心 等单 位得 到 应 用 ，效 果 良好 ．另外 ，覆膜 金属 粉 和 陶 瓷粉 的研 究也 已初 见 成 效．
２ 选 择 性 激光 烧 结技 术 成型 材 料
材 料 范 围宽是 Ｓ Ｓ技术 的一 大特 点．目前 ， 内外 已研制 开发 并投 入应 用领 域 的成 型材 料主 要是塑 Ｌ 国
料 粉 （ Ｓ， Ｓ， Ｃ） 蜡 粉 以及 覆膜 砂 ，成型 用金属 及 陶瓷 材料 也正 在研 制 开发 当中．华 北工 学院 铸造 ＡＢ Ｐ Ｐ 、 工 程 中心 材料 研 究室 现 在 已 自主开 发 了 Ｐ Ｓ粉 、蜡 粉等 烧 结 成 型材 料 ，并 在 北京 钢 铁研 究总院 、华 中理
光 束在 计 算机 控 制 下有 选 择 地 进行 烧 结 ，被 烧 结 处 粉
末熔 化 并 凝 固在 一起 ，一 层烧 结 完 成 后再 铺 粉 进行 下
一
层扫描 部烧 结完 成后 ， 除未 被烧结 的 多余 粉末 ， 烧 全 去 便得
选择性激光烧结成型工艺课件
工艺参数及其影响
激光功率
激光功率是影响选择性激光烧结成型工艺的关键因素之一。它决定了烧结过程中的能量输 入，影响着材料的熔化速度和烧结深度。过高的激光功率可能导致材料过烧，而过低的激 光功率则可能导致烧结不充分。
扫描速度
扫描速度是指激光束在材料表面的移动速度。它影响着烧结过程中热量输入的时间和分布 。较快的扫描速度可以减少热量输入，避免材料过烧，但也可能导致烧结不充分。较慢的 扫描速度则相反，有助于提高烧结质量，但可能增加过烧的风险。
03
铺粉
在SLS设备的成型缸中铺设一层粉末材料，粉末材料可以是塑料、金属
、陶瓷等。铺粉的厚度和均匀度对最终成品的精度和质量具有重要影响
。
激光烧结过程
激光扫描
高能激光束在计算机的控制下，按照 模型的分层数据对粉末进行选择性扫 描。激光扫描过的粉末会迅速熔化并 凝固，形成模型的截面轮廓。
层层堆积
每完成一层截面的烧结后，成型缸会 下降一个层厚的距离，然后铺设新的 粉末，继续进行下一层的烧结。如此 层层堆积，直至整个模型完成。
VS
材料
选择性激光烧结成型工艺可使用的材料种 类较多，包括金属粉末、非金属粉末、塑 料粉末等。不同材料具有不同的物理和化 学性质，因此在使用过程中需要根据实际 需求进行选择。同时，为了保证成型质量 和效率，对粉末材料的粒度分布、流动性 、湿度等参数也需要进行严格控制。
02
选择性激光烧结成型工艺流程
缺陷。
强化员工培训
加强对操作员工的培训和考核 ，提高其技能水平和质量意识 ，确保制品质量的稳定提升。
THANKS
感谢观看
层厚
层厚是指每层烧结材料的厚度。它影响着烧结成型件的精度和表面质量。较小的层厚可以 提高成型件的精度和表面光洁度，但可能增加制造时间和成本。较大的层厚则相反，可以 缩短制造时间和降低成本，但可能降低成型件的精度和表面质量。
选择性激光烧结(SLS)
3D打印技术 —选择性激光烧结
旅顺职业中专
李建新
授课内容
01 选择性激光烧结技术介绍 02 选择性激光烧结技术发展 03 选择性激光烧结技术应用
01 PART ONE 选择性激光烧结技术
1、SLS打印技术
SLS打印技术概念：
选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering, SLS），主要是利用粉末材料在激光照射下高温烧结的基 本原理，通过计算机控制光源定位装置实现精确定位，然 后逐层烧结堆积成型
华曙高科通过3D打印SLS技 术，为某汽车生产的车用空 调总成的部件原型件产品， 节省了磨具，修复等环节， 大大节省了时间，以前使用 CNC机床制造磨具，大概需 要14天时间，使用3D打印 后仅需要4天时间就可以交 付产品，单次打印的费用是 开模费用的10%
华曙高科与武汉萨普科技股份有限公司合作，采用连续增材制造解决方案建造 时间仅用10小时，将长度近1米、结构复杂的汽车空调HVAC壳体一体成型，且 其强度、精度完全符合技术标准。
02 选择性激光烧结技术发展 PART TWO
2、激光烧结技术发展
选择性激光烧结工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl R. Deckard 于1989年在其硕士论文中提出的，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。
选择性激光烧结快速成形技术
选择性激光烧结快速成形技术摘要：选择性激光烧结快速成形(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping)技术使用固体粉末材料，该材料在激光的照射下，能吸收能量。
发生熔融固化，从而完成层信息的成型。
这种方法适用的材料范围广(适用于聚合物、铸造用蜡、金属或陶瓷粉末)，特别是在金属和陶瓷材料的成型方面具有独特的优点，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。
本文就SLS的原理，优点，以及使用材料的发展做了简要概括，并对金属粉末的进行了重点讨论。
关键字：SLS，原理，材料，金属粉末目录前言 (1)1 选择性激光烧结快速成形技术的应用 (1)2 选择性激光烧结快速成形技术原理 (2)2.1 基本工作原理 (2)2.2 SLS快速成形技术工艺流程 (4)2.3 SLS烧结机理 (4)3SLS技术的特点 (5)4 中北大学SLS方面的成果 (6)5 选择性激光烧结用原材料 (6)5.1 金属材料 (7)5.2 聚合物材料 (8)5.3 陶瓷材料 (8)5.4 新型SLS原料的研制-木塑复合材料 (8)6 金属粉末选择性激光烧结(SLS)技术 (8)6.1 间接法 (9)6.2 直接法 (10)6.3 金属粉末SLS存在的问题 (11)6.4 金属粉末SLS发展趋势 (12)总结 (12)参考文献 (14)前言选择性激光烧结快速成形(Selective Laser Sintering Rapid Prototyping)技术(简称SLS技术)1989年由美国C.R Decard申请专利，DTM公司推向市场，之后因为具有成型材料选择范围宽、应用领域广的突出优点，得到了迅速的发展，受到越来越多的重视。
选择性激光烧结(SLS)也可被称为选区激光烧结，它跟其它的快速成型工艺一样，加工原理也是离散-堆积成型原理。
其以Nd:YAG或CO2激光发射器为加工能源，利用计算机来控制激光束对加工材料（包括高分子材料、金属粉末、预合金粉末材料及纳米材料等）按设定的速度并调整合适的激光能量密度并根据切片截面轮廓的二维数据信息进行烧结，层层堆积，全部烧结完后去掉周围多余的粉末, 再对烧结件进行打磨、烘干等一系列后处理操作便可以获得零件。
选择性激光烧结成型
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选择性激光烧结（SLS）技术工艺原理示意图
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想一想
选择性激光烧结技术为什么要预热？又如何控制 预热温度呢？有时为什么还需要氩气保护?
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讨论：
与其他增材技术相比，选择性 激光烧结具有哪些特点？
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选择性激光烧结技术 的优点
（1）成形材料非常广泛 （2）材料利用率高 （3）柔性度高 （4）应用面广 （5）生产周期短
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选择性激光烧结技术 目前存在的问题
（1）表面光洁度不高 （2）大尺寸工件存在翘曲等缺陷 （3）需要复杂的辅助工艺
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& 课堂讨论与总结
请简述选择性激光烧结成型工艺的原理。
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微信公众号：华唐集团
1 选择性激光烧结成型技术概述
2 选择性激光烧结的工艺原理
3
选择性激光烧结的工艺特点
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选择性激光烧结成型技术概述
1.简称 2.发展历史 3.成型原理 4.当前在我国的发展状况
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选择性激光烧结技术 工艺原理
首先由CAD软件绘制待制作物体的的三维模型，用分层切片 软件对其进行切片处理，获得各截面形状的信息参数，并生 成各截面的扫描轨迹参数。同时，将SLS成型机粉床上的粉 末材料预热至材料熔融温度以下2℃～3℃，然后根据制件几 何形体各层截面的扫描轨迹参数，在计算机的控制下，激光 以一定的扫描速度和能量密度有选择地对材料粉末分层扫描， 由于激光能量在选定的扫描轨迹上作用于粉末材料，使粉末 材料粘结固化。一层烧结完成后，电机驱动工作台下降一个 层厚高度，用铺粉辊将新粉末材料均匀地铺放在前一固化层 上，再进行下一层扫描烧结，新的一层和前一层烧结在一起， 如此层层叠加，最终生成所需要的三维实体制件。
1
课堂导入
SLS技术的成形工艺原理(知识参考)
一、实验名称：选择性激光烧结快速成型工艺实验SLS成型技术开辟了不用任何刀具而迅速制作各类零件的途径，并为用传统方法不能或难于制造的零件或模型提供了一种崭新的制造手段，SLS技术的特点归纳起来主要有以下几点：（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，未烧结的松敞粉末作为自然支架，SLS可以成型几乎任意几何形状的零件，对具有复杂内部结构的零件特别有效。
（2）技术的高度集成，它是计算机技术、数控技术、激光技术与材料技术的综合集成。
（3）生产周期短，由于该技术是建立在高度集成的基础上，从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时，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）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、小量零件的生产。
（6）材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。
特别是可以制造金属零件。
这使SLS工艺颇具吸引力。
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，影响成型工艺和设备的选择以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,并且取得了重大进步。
从理论上讲任何受热粘结的粉末都有被用作 SLS 原材料的可能性。
原则上这包括了塑料、陶瓷、金属粉末及它们的复合材料。
目前SLS材料主要有塑料粉（PC、PS、ABS）、蜡粉、金属粉、表面覆有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等。
（7）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。
（8）高精度，依赖于使用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度，该工艺一般能够达到工件整体范围内±（0.05-2.5）mm 的公差。
选择性激光烧结的原理和工艺
推荐激光烧结—快速成型制造技术原理与工艺激光选区烧结（SLS----Selective Laser Sintering）又称选域激光烧结、粉末材料选择性烧结等。
是借助精确引导的激光束使材料粉末烧结或熔融后凝固形成三维原型或制件。
1）工艺原理激光选区烧结工艺原理（见图3-8）。
其工艺过程主要由两个过程组成。
a信息过程―离散处理。
在计算机上建模的CAD 三维立体造型零件，或通过逆向工程得到的三维实体图形文件．将其转换成STL 文件格式。
再用一离散（切片）软件从STL 文件离散出一系列给定厚度的有序片层。
或者直接从CAD 文件进行切片。
这些离散的片层按次序累积起来仍是所设计的零件实体形状。
然后，将上述的离散（切片）数据传递到成型机中去，成型机中的扫描器在计算机信息的控制下逐层进行扫描烧结。
b物理过程―叠加成型。
成型系统的主体结构是在一个封闭的成型室中安装两个缸体活塞机构，一个用于供粉，另一个用于成型。
成型过程开始前，用红外线板将粉末材料加热至恰好低于烧结点的某一温度。
成型开始时，供粉缸内活塞上移一给定量，铺粉滚筒将粉料均匀地铺在成型缸加工表面上，激光束在计算机的控制下以给定的速度和能量对第一层信息进行扫描。
激光束扫过之处粉末被烧结固化为给定厚度的片层，未烧结的粉末被用来作为支撑，这样零件的第一层便制作出来。
这时，成型缸活塞下移一给定量，供料虹活塞上移，铺粉滚简再次铺粉，激光束再按第二层信息进行扫描，所形成的第二片层同时也被烧结固化在第一层上，如此逐层叠加，一个三维实体零件就制作出来了。
这种工艺与立休印刷成型（SLA ）基本相同，只是将SLA 的液态树脂换成在激光照射下可以烧结的粉末材料，并由个温度控制单元优化的辊子铺平材料以保证粉末的流动性，同时控制工作腔热量使粉末牢固粘结。
2）系统组成激光选区烧结决速成型系统一般由主机、控制系统和冷却器三部分组成主机主机主要由成型工作缸、废料桶、铺粉辊装置、送料工作缸、激光器、振镜式动态聚焦扫描系统、加热装置、机身与机壳等组成。
3D打印技术项目四-任务五-选择性激光烧结技术的打印材料分析
知识要点
二、金属粉末材料
在选择性激光烧结技术中，直接用金属粉末烧结成形是快速成 形制造最终目标之一，所以金属粉末烧结是近年研究的热点，国内 外科研人员在这方面进行了大量的研究工作，并已取得了一些成果。
知识要点
二、金属粉末材料
目前，选择性激光烧结技术用金属粉末材料，按其成分组成情 况可分为三种：
（1）单一成分的金属粉末材料； （2）多组元金属粉末材料； （3）金属粉末和有机粘结剂的混合体。
3D打印技术
选择性激光烧结技术的 打印材料分析
学习目标
1、熟悉选择性激光烧结技术的打印材料分类 及性能。
选择性激光烧结技术是以粉末作为烧 结材料，它的来源较为广泛。并且在成形 过程中，每一层没有烧结的粉末就起到支 撑作用，所以不用专门使用支撑材料及数 字模型中设计支撑结构。
目前，研究比较多的烧结材料有聚合 物粉末材料、金属粉末材料、陶瓷粉末材 料、纳米复合材料等。
知识要点
三、陶瓷粉末材料
由于陶瓷粉末材料自身的烧结温度极高的特性，同时在激光烧 结过程中，激光对粉末的作用时间一般为（0.01~0.1）s，在极短 的时间内几乎不能实现粉末间的熔化连接，因此只能通过混合于陶 瓷颗粒中或覆膜于陶瓷颗粒之间的粘结剂熔化来实现陶瓷颗粒之间 的连接。目前，研究的陶瓷粉末材料主要有四类：直接混合粘结剂 的陶瓷粉末、表面覆膜的陶瓷粉末、表面改性的陶瓷粉末、树脂砂。
我们常用的陶瓷材料主要有SiC和AL2O3。
知识要点
四、纳米复合材料
由于纳米粉体有着巨大的比表面积和很高的烧结活性，烧结一 段时间后，晶粒生长将显著加速，以至使烧结后材料的纳米特性丧 失、烧结密度降低。所以，在纳米材料零件激光烧结成形的过程中， 关键技术还是烧结过程中，既要使纳米粉末烧结致密，又要使纳米 晶粒尽量不要粗化长大，失去纳米的特性。
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A nitrogen atmosphere is maintained in the fabrication chamber to
prevent the possibility of a dust explosion caused by handling the powder. Unlike stereolithography, no supports are required with SLS since overhangs, and undercuts are supported by the solid powder bed. Additionally, no final curing is required, however, surface finishes are not as good as those achieved with stereolithography and since the objects are sintered. they are porous. Depending on the application, it may be necessary to infiltrate the object with another material to improve mechanical characteristics.
天津科技大学 Tianjin University of Science & Technology
Support Structures: SLA parts typically need support structures during the build. SLS® parts, because of the supporting powder, sometimes do not need any support, but this depends upon part configuration. Marks left after removal of support structures for parts cause dimensional inaccuracies and cosmetic blemishes. Blemish n.污点, 缺点, 瑕疵 vt.弄脏, 玷污, 损害 Machining Properties: In general, SLA materials are brittle and difficult to machine. SLS® thermoplastic-like materials are easily machined.
A leveling roller spreads each layer of powder over the surface of
the build chamber, as the fabrication piston moves down one layer, while the powder delivery piston moves upward to supply powder to the process.
天津科技大学 Tianjin University of Science & Technology
Selective Laser Sintering
Selective laser Sintering (SLS) is in principle similar to
stereolithography. In this process however, fabrication of a physical model/part is effected by selectively melting a finely powdered (50 µm) thermoplastic material.
立体光刻固化的缺点
立体光刻固化只能使用感光性材料。 立体光刻固化有两个步骤，首先模型在真正的立体光刻固化设 备里固化到很高的程度(>95％)；然后将做成的模型放到烘箱 里，使模型进一步交联，直至完全固化。 产品毛坯必须用溶剂清洗。 在树脂池中，模型仍然是相当柔软的产品坯。 支撑必须从产品毛坯或凝固的模型中用人工清除。 感光性丙烯酸吸收氧，而环氧基树脂具有吸湿性，模型完全凝 固后，也很容易碎掉。 几天或几周后，没有支撑的壁就会变形，如果把模型翻转或支 撑起来这种情况就会消失。最新的环氧基树脂没有这些明显的 特征。
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简介
选择性激光烧结工艺，又称选区激光烧结，由美国德克萨斯大 学Dechard于l989年研制成功。美国DTM公司已经商品化。 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，在计算机控制下层层堆积成形。SLS的原理与SLA十 分相似，主要区别在于所使用的材料。 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。这是该项技术的主要优点之一，因为理论上任何 可熔的粉末都可以用来制造模型，这样的模型可以用作真实的 原型制件。 研究SLS的有DTM公司、EOS公司、3D Systems公司、北京隆源 公司、华科大、华北工学院和南航大学等。
立体光刻固化的优点
立体光刻固化，也称作三维光刻，是目前快速原型工艺 中最精确的方法。它的精度受到设备的限制。 复杂模型，或者是比成型室尺寸大的模型，可以由单个 的局部模型组合成任意复杂的完整的模型。 模型可以通过喷砂处理和抛光来进行精加工处理 未交联单体可以再利用，完全聚合的树脂可以当作普通 的废物。
The surface of the tightly compacted powder is selectively heated
with a concentrated infrared (IR) beam from a CO2 laser. The powder is melted where the IR beam strikes under guidance of the x-y scanner causing the particles to fuse together.
Selective Laser Sintering
方法介绍
天津科技大学 Tianjin University of Science & Technology
Selective Laser Sintering (SLS®, registered trademark by DTM™ of Austin, Texas, USA) is a process that was patented in 1989 by Carl Deckard, a University of Texas graduate student. Its chief advantages over Stereolithography (SLA) revolve around material properties. Many varying materials are possible and these materials can approximate the properties of thermoplastics such as polycarbonate [化]聚碳酸酯, nylon, or glass-filled nylon.
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Galvanometer n.检流计 天津科技大学 Tianjin University of Science & Technology
作业：
1. 立体光刻快速原型制造技术的优缺点分析？ 2. 激光选择烧结SLS原型制造技术的原理以及系统组成？
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是否需要设计支撑，并说明其原因。教材89页 激光选择烧结SLS原型制造技术为什么要求预热，如 何控制预热温度？为什么需要氮气保护？89页 117页 激光选择烧结SLS原型制造技术中，粉末材料一般有 几种组合？ 描述采用激光选择烧结SLS原型制造技术直接制造模 具的最常用工艺过程？113-114页
Surface Finish: The surface of an SLS® part is powdery, like the base material whose particles are fused together without complete melting. The smoother surface of an SLA part typically wins over SLS® when an appearance model is desired. In general, SLA is a better process where fine, accurate detail is required. However, a varnish-like coating can be applied to SLS® parts to seal and strengthen them. Varnish n.清漆, 凡立水, 光泽面, 掩饰 v.修饰
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Copper Pellets
Part
Ramp
Ceramic plPlate
模具制造过程原理
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SLA vs. SLS: A Summarized Comparison