二、3D打印产业核心技术：激光烧结技术（SLS）

　　1、SLS技术原理

　　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。SLS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(Model Cylinder)、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，先在基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下，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。

　　2、SLS技术的发展与研究现状

　　SLS技术的国外发展概况

　　SLS技术起源于美国德克萨斯大学澳斯汀分校(University of Texas at Austin)。1986年，该校学者Carl Deckard在其硕士论文中首次提出了SLS工艺原理，于1988年研制成功了第一台SLS成形机。随后，由美国的DTM公司将其商业化，于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterStation 2000成形机。在过去的20多年里，SLS技术在各个领域得到广泛的应用，各国研究人员对SLS技术从基本形成原理、加工工艺、新材料、精度控制、数值仿真等方面进行了广泛而深入的研究，有力地推动了SLS工艺的发展。

　　由于SLS工艺可以直接制造金属零件，近年来受到各国高校以及R&D机构的普遍最视。

　　近年来，美国的Texas大学Austin学院自由成形实验室对SLS技术和后处理工艺长期进行研究，其钢铁及合金粉末材料的烧结件的致密度达到80％以上，并进一步研究了SLS金属热渗透、热等静压等后处理工艺。Michigan大学的学者们主要从事用SLS技术制作医用人工骨骼材料研究。

　　比利时的J．P．Kruth教授等学者对SIS的烧结机理进行了深入研究，并对SLS工艺进行了分类，对认识烧结理论起了重要作用。

　　白俄罗斯国家科学院的学者对单一和二元金属粉末(Ni—cu、Fe—cu等合金)的SLS进行了细致研究，提出了烧结过程中的“球化效应”(Bailing)是影响烧结质量和精度的最关键问题，并对球化效应的产生原理和控制方法进行了研究。

　　英国Liverpool大学快速原型中心的学者K．K．B．Hon对SiC和聚合物混合粉末进行了SLS试验，研究了各种工艺参数(激光功率、扫描速度、间距、层厚等)对烧结件机械性能的影响。Louthborough大学的学者使用脉冲Nd：YAG激光器烧结工具钢粉末，主要研究了扫描方式和烧结线问距对烧结性能的影响。

　　日本Osaka大学的学者主要从事金属SLS过程的有限元仿真工作，从而推断出烧结试样成形时最可能发生断裂的地方，该校的学者们还对烧结过程中残余应力的产生和消除办法进行了研究。

　　此外，除了上述国家外，瑞士、俄罗斯、德国、韩国、南非、意大利、伊朗等国也相继展开了对SLS工艺的温度场的演化规律及其建模与仿真、“球化效应”、粉末材料对性能的影响等方面的研究。