1、激光選擇性燒結(jié)技術(shù)簡介快速原型制造技術(shù)簡介快速原型制造技術(shù)（Rapid Prototype Manufacturing，簡稱RP）是綜合利用CAD技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、材料科學(xué)、機械工程、電子技術(shù)及激光技術(shù)的技術(shù)集成以實現(xiàn)從零件設(shè)計到三維實體原型制造一體化的系統(tǒng)技術(shù)。它是一種基于離散堆積成形思想的新型成形技術(shù)，是由CAD模型直接驅(qū)動的快速完成任意復(fù)雜形狀三維實體零件制造的技術(shù)的總稱。RP制造技術(shù)四大分支制造技術(shù)四大分支光固化快速成型（Stereo Lithography Apparatus，SLA）A分層實體制造法（Laminated Object Manufacturing，LOM）B選擇性激光燒

2、結(jié)（Selective Laser Sintering，SLS）C熔融沉積成型（Fused Deposition Modeling，F(xiàn)DMDSLS技術(shù)概述CONTENTS目錄SLS技術(shù)概述技術(shù)概述1SLS工藝原理工藝原理2工藝流程及設(shè)備工藝流程及設(shè)備3SLS目前使用的材料及應(yīng)用目前使用的材料及應(yīng)用5SLS工藝特點工藝特點4一、一、SLS技術(shù)技術(shù)概述概述選擇性激光燒結(jié)工藝（Selected Laser Sintering，SLS）最早由美國人Carl Deckard于1989年提出，后美國DTM公司于1992年推出了該工藝的商業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備。它利用粉末狀材料（主要有塑料粉、蠟粉、金屬粉、表面附有粘

3、結(jié)劑的覆膜陶瓷粉、覆膜金屬粉及覆膜砂等）在激光照射下燒結(jié)的原理，在計算機控制下按照界面輪廓信息進(jìn)行有選擇的燒結(jié)，層層堆積成形。SLS技術(shù)使用的是粉狀材料，從理論上講，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實的原型元件。SLS工藝研究現(xiàn)狀：美國的DTM公司、3D Systems公司，德國的EOS公司；國內(nèi)的北京隆源自動成型系統(tǒng)有限公司和華中科技大學(xué)等。二、SLS的工藝原理工作時粉末缸活塞上升，由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均勻鋪上一層，計算機根據(jù)原型的切片模型控制光束的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成零件的一個層面。在燒結(jié)前，整個工作臺被加熱至稍低于粉

4、末融化溫度，以減少熱變形，并利于與前一層的結(jié)合。粉末完成一層后，工作活塞下降一個層厚，鋪粉系統(tǒng)鋪設(shè)新粉，控制激光束掃描燒結(jié)新曾。如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，就得到三維零件。五、SLS的工藝流程及設(shè)備三維建模&反求工程生成STL文件成型后處理產(chǎn)品工藝流程分層參數(shù)如分層厚度，零件加工方向，掃描間距等。成型燒結(jié)參數(shù)包括掃描速度，激光功率，粉末類型，鋪粉厚度SLS原型的制作中無需加額外支撐，因為沒有燒結(jié)的粉末起到了支撐的作用。從成形室取出后，用毛刷和專用工具將制件上多余的粉末去掉，進(jìn)一步清理打磨之后，還需針對原型材料作進(jìn)一步處理。典型設(shè)備由機械系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)和計算機控制系統(tǒng)組成。機械系統(tǒng)和光學(xué)系統(tǒng)

5、在計算機控制系統(tǒng)的控制下協(xié)調(diào)工作，自動完成制件的加工成形。機械結(jié)構(gòu)主要由機架、工作平臺、鋪粉機構(gòu)、兩個活塞缸、集料箱、加熱燈和通風(fēng)除塵裝置組成。1-激光室；激光室；2-鋪粉機構(gòu)；鋪粉機構(gòu)；3-供料缸；供料缸；4-加熱燈；加熱燈；5-成形料缸；成形料缸；6-排塵裝置；排塵裝置；7-滾珠絲桿螺母機滾珠絲桿螺母機構(gòu)；構(gòu)；8-料粉回收料粉回收箱箱AFS300型選擇性激光燒結(jié)主機結(jié)構(gòu)示意圖選擇性激光燒結(jié)機光路系統(tǒng)選擇性激光燒結(jié)機光路系統(tǒng) 1-指示器；2-光束合成器； 3、4-反射鏡； 5-擴(kuò)束鏡； 6-聚焦鏡； 7-掃描器優(yōu)點；成形材料多樣性，價格低廉：這是SLS最顯著的特點。理論上凡經(jīng)激光加熱后能在粉

6、末間形成原子聯(lián)接的材料都可作為SLS成形材料。目前已商業(yè)化的材料主要有塑料粉、蠟粉、覆膜金屬粉、表面涂有粘結(jié)劑的陶瓷粉、覆膜沙等。對制件形狀幾乎沒有要求：由于下層的粉末自然成為上層的支撐，故SLS具有自支撐性，可制造任意復(fù)雜的形體，這是許多RP技術(shù)所不具備的。成型不受傳統(tǒng)機械加工中刀具無法到達(dá)某些型面的限制。材料利用率高：未燒結(jié)的粉末可以重復(fù)利用。制件具有較好的力學(xué)性能：成品可直接用作功能測試或小批量使用。實現(xiàn)設(shè)計制造一體化：配套軟件可自動將CAD數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為分層STL數(shù)據(jù)，根據(jù)層面信息自動生成數(shù)控代碼，驅(qū)動成形機完成材料的逐層加工和堆積，不需人為干預(yù)。四、四、SLS的工藝特點的工藝特點目前存在

7、的缺點； 設(shè)備成本高昂。 制件內(nèi)部疏松多孔、表面粗糙度較大、機械性能不高。 制件質(zhì)量很大程度上受粉末的影響，提升不易。 可制造零件的最大尺寸受到限制。 成型過程消耗能量大，后處理工序復(fù)雜。常用材料塑料粉末SLS：尼龍、聚苯乙烯、聚碳酸酯等均可作為塑料粉末的原料。一般直接用激光燒結(jié)，不做后續(xù)處理。金屬粉末SLS：原材料為各種金屬粉末。按燒結(jié)工藝不同又可分為直接法、間接法、雙組元法。注：由于金屬粉末SLS時溫度很高，為防止金屬氧化，燒結(jié)時必須將金屬粉末密閉在充有保護(hù)氣體（氮氣、氬氣、氫氣等）的容器中。陶瓷粉末SLS：陶瓷粉末在燒結(jié)時要在粉末中加入粘結(jié)劑。粘結(jié)劑有無機粘結(jié)劑、有機粘結(jié)劑和金屬粘結(jié)劑三類。五、SLS目前所使用的材料及應(yīng)用SLS已應(yīng)用的領(lǐng)域SLS應(yīng)用實例 快速原型制造：SLS工藝可快速制造所沒計零件的原形，并對產(chǎn)品及時進(jìn)行評價、修正以提高設(shè)計質(zhì)量；可使客戶獲得直觀的零件模型；能制造教學(xué)、試驗用復(fù)雜模型。 新型材料的制備及研發(fā)：利用SLS工藝可以開發(fā)一些新型的顆粒以增強復(fù)合材料和硬質(zhì)合金。 快速模具和工具制造：SLS制造的零件可直接作為模具使用，如熔模鑄造、砂型鑄造、注塑模型、高精度形狀復(fù)雜