解读3D打印技术即将解禁的核心专利——激光烧结技术

2013-07-27 00:05

　　由于SLS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，成为当前发展最快、最为成功的且已经商业化的RP方法之一，在现代制造业得到越来越广泛的重视。主要综述SLS技术的工艺原理、实际应用、发展历程和现状。

　　详解3D打印产业核心技术——激光烧结技术（SLS）

　　一、SLS技术的原理及特点

　　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，其工艺原理框图，如图l所示。

　　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技术的特点

　　与其它RP方法相比，SLS具有一系列的特点：

　　(1)可采用多种材料。从理论上说，任何受热后能够形成原子间粘结的粉未材料都可以作为SIS的成型材料。材料无浪费，未烧结粉末可重复使用。

　　(2)制造工艺比较简单。无需支撑，未烧结的松散粉末作了自然支架。

　　(3)成形过程与零件的复杂程度无关。对零件的复杂性几乎没有任何限制，特别适合于制造具有复杂形状的零件。

　　(4)可直接按照设计图纸制备产品，而不需设计和制造模具，还能在无任何机械加工的情况下制造零件。