選擇性雷射燒結成形（SLS）是一種增材製造（AM）技術，它使用雷射作為電源來燒結粉末材料（通常是尼龍/聚醯胺），將雷射自動瞄準由a定義的空間點。 3D模型將材料粘合在一起，形成堅固的結構。 它類似於直接金屬雷射燒結（DMLS）; 這兩個是相同概念的實例，但技術細節不同。 選擇性雷射熔化（SLM）使用了類似的概念，但在SLM中材料完全熔化而不是燒結，允許不同的性質（晶體結構，孔隙率等）。 SLS（以及其他提到的AM技術）是一項相對較新的技術，迄今為止主要用於快速原型製作和零部件的小批量生產。 隨著AM技術的商業化改進，生產角色正在擴大。
基本介紹
- 中文名：選擇性雷射燒結成形
- 外文名：Selective laser sintering
- 縮寫：SLS
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歷史
選擇性雷射燒結成形（SLS）由DADPA贊助的Carl Deckard博士和20世紀80年代中期德克薩斯大學奧斯汀分校的學術顧問Joe Beaman博士開發並獲得專利。Deckard和Beaman參與了由此產生的啟動公司DTM，該公司是為設計和製造SLS機器而建立的。 2001年，DTM和SLS技術的最大競爭對手3D Systems收購了DTM。關於Deckard SLS技術的最新專利於1997年1月28日發布，並於2014年1月28日到期。
類似的過程獲得專利，但沒有被R. F. Housholder在1979年商業化。
由於SLS需要使用高功率雷射器，因此在家中使用時通常太昂貴，更不用說可能太危險了。 SLS印刷的費用和潛在危險意味著SLS印刷的本土市場不像其他增材製造技術的市場那樣大，例如熔融沉積成型（FDM）。然而，有一些個人和公司專注於將這項技術帶給個人消費者。其中一位是斯沃斯莫爾學院的工程專業學生安德烈亞斯巴斯蒂安，他最近開發了一種相對低成本的SLS印表機，能夠用蠟或碳製造物體。家用SLS列印的另一個選擇是Focus SLS印表機。 Barry Mayers在2000年初以商標CB公司的有限公司為該設計申請了專利。
技術
增材製造層技術SLS涉及使用高功率雷射器（例如，二氧化碳雷射器）將塑膠，金屬，陶瓷或玻璃粉末的小顆粒熔合成具有所需三維形狀的塊。雷射通過掃描由粉末床表面上的部件的3-D數字描述（例如來自CAD檔案或掃描數據）產生的橫截面來選擇性地熔化粉末材料。掃描每個橫截面後，將粉末床降低一層厚度，在頂部施加新的材料層，並重複該過程直到部件完成。
由於成品密度取決於峰值雷射功率，而不是雷射持續時間，因此SLS機器通常使用脈衝雷射。 SLS機器將粉末床中的散裝粉末材料預熱到略低於其熔點的溫度，以使雷射更容易在剩下的時間內將所選區域的溫度升高到熔點。
與其他一些增材製造工藝相比，例如立體光刻（SLA）和熔融沉積成型（FDM），其中最常需要特殊的支撐結構來製造懸垂設計，SLS不需要單獨的支撐材料進料器，因為正在構造的部件在任何時候都被未燒結的粉末包圍，這允許構造先前不可能的幾何形狀。此外，由於機器的腔室總是充滿粉末材料，因此通過稱為“嵌套”的技術，多個部件的製造對設計的整體難度和價格的影響要小得多，因此可以定位多個部件以適應邊界這台機器。然而，應該觀察到的一個設計方面是，使用SLS，製造空心但完全封閉的元件是“不可能的”。這是因為元件內未燒結的粉末不能排出。
由於專利已經開始到期，經濟實惠的家用印表機已成為可能，但加熱過程仍然是一個障礙，功耗高達5千瓦，溫度必須控制在2°C以內的三個階段的預熱，熔化並在移除前存儲。
材料和套用
一些SLS機器使用單組分粉末，例如直接金屬雷射燒結。粉末通常通過球磨生產。然而，大多數SLS機器使用雙組分粉末，通常是塗覆粉末或粉末混合物。在單組分粉末中，雷射僅熔化顆粒的外表面（表面熔化），將固體未熔化的核心彼此熔合併熔合到前一層。
與其他增材製造方法相比，SLS可以從相對廣泛的市售粉末材料生產零件。這些包括聚合物，如尼龍（純淨，玻璃填充，或與其他填料）或聚苯乙烯，金屬，包括鋼，鈦，合金混合物，複合材料和綠砂。物理過程可以是完全熔化，部分熔化或液相燒結。根據材料的不同，可以獲得高達100%的密度，其材料特性可與傳統製造方法相媲美。在許多情況下，可以在粉末床內包裝大量零件，從而實現非常高的生產率。
SLS技術因其能夠直接從數字CAD數據輕鬆製作非常複雜的幾何形狀而在全世界廣泛使用。雖然它最初是作為在設計周期早期構建原型零件的一種方式，但它越來越多地用於限量生產製造以生產最終用途零件。 SLS的一個較少預期和快速增長的套用是它在藝術中的套用。
因為SLS可以生產由各種材料（塑膠，玻璃，陶瓷或金屬）製成的零件，它很快就會成為創造原型，甚至最終產品的流行過程。在需要少量高質量零件的情況下，SLS已經越來越多地用於工業中，例如在航空航天工業中，SLS被更頻繁地用於製造飛機的原型。飛機通常是少量生產並且可以使用數十年，因此生產零件的物理模具變得非常划算，因此SLS已成為一種出色的解決方案。
優點與缺點
優點
SLS過程的一個明顯優勢是，因為它是完全自支撐的，它允許在稱為嵌套的過程中在其他部分內構建零件 - 具有高度複雜的幾何形狀，而這些幾何形狀根本無法以任何其他方式構造。
零件具有高強度和剛度
良好的耐化學性
各種精加工可能性（例如，金屬化，爐搪瓷，振動研磨，浴缸著色，粘合，粉末，塗層，植絨）
符合EN ISO 10993-1和USP / VI / 121°C的生物兼容性
可以構建具有內部部件，通道的複雜部件，而不會將材料捕獲在內部並且改變表面以免移除支撐件。
最快的增材製造工藝，用於印刷功能性，耐用性，原型或最終用戶部件。
各種材料和強度，耐用性和功能特性，SLS根據套用提供尼龍基材料作為解決方案。
由於優異的機械性能，該材料通常用於替代典型的注塑成型塑膠。
缺點
SLS印刷部件具有多孔表面。這可以通過塗覆諸如氰基丙烯酸酯的塗層來密封。
