3D打印应用技术与创新-项目七-选择性激光烧结工艺

项目七选择性激光烧结工艺（SLS）翻转课堂的起源翻转课堂与传统课堂的对比选择性激光烧结工艺的基本原理选择性激光烧结工艺的特点7.17.27.37.47.5

熔融沉积是采用丝状材料作为加工物质，成型设备主要由送丝构、喷嘴、工作台、运动机构以及控制系统组成。喷头装置在计算机的控制下做X、Y方向的平面运动，而工作台做Z方向的运动。丝状热塑性材料由供丝机构送至喷头，并在喷头中加热至熔融态，然后被选择性地涂覆在工作台上，快速冷却后形成加工工件截面轮廓。当一层成形完成后，工作台下降一截面层的高度，喷头再进行下一层的涂覆，如此循环，最终形成三维实体。7.1选择性激光烧结工艺的基本原理一、熔融沉积成型原理

7.1选择性激光烧结工艺的基本原理

1.可采用多种材料。2.可直接制作金属制品。3.无须支撑结构。4.材料利用率高。7.2选择性激光烧结工艺的特点一、选择性激光烧结工艺的优点二、选择性激光烧结工艺的缺点

1.表面粗糙。2.烧结过程挥发异味。3.有时需要比较复杂的辅助工艺。7.3选择性激光烧结工艺流程选择性激光烧结工艺使用的材料一般有石蜡、高分子材料、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。以高分子材料为例，高分子粉末材料激光烧结快速成型制造工艺过程同样分为前处理、分层烧结叠加以及后处理三个阶段。7.3选择性激光烧结工艺流程

前处理。前处理阶段主要完成模型的三维CAD造型，并经STL数据转换后输入到粉末激光烧结快速成型系统中。7.3选择性激光烧结工艺流程

粉层激光烧结叠加。在叠层加工阶段，设备根据原型的结构特点，在设定的建造参数下，自动完成原型的逐层粉末烧结叠加过程。与LOM和SLA工艺相比较而言，SLS工艺中成型区域温度的控制是比较重要的。7.3选择性激光烧结工艺流程

后处理。激光烧结后的PS原型件，强度很弱，需要根据使用要求进行渗蜡或渗树脂等补强处理。由于该原型用于熔模铸造，所以进行渗蜡处理。渗蜡后的该铸件原型如图所示。7.4选择性激光烧结工艺的适用材料

一、聚合物粉末材料1.聚苯乙烯（PS）（1）聚苯乙烯为非结晶性材料，在选择性激光烧结中成型精度较好。（2）无定型聚合物，没有明显熔点，适宜操作窗口宽。（3）吸湿率较小，在烧结前不需要经干燥处理。（4）来源广泛。（5）烧结温度较低，不需加热至较高温度即可成型，节省了能源。7.4选择性激光烧结工艺的适用材料

一、聚合物粉末材料2.聚碳酸酯（PC）3．尼龙（PA）（1）标准的DTM尼龙，耐热性和耐腐蚀性较好。（2）DTM精细尼龙，表面粗糙度降低。（3）DTM医用级的精细尼龙，在高温高压下五个循环蒸汽消毒。（4）原型复合材料，提高了耐热性、耐腐蚀性和表面粗糙度，加工性能更加完善。7.4选择性激光烧结工艺的适用材料4.ABS5.聚丙烯6.覆膜砂二、金属粉末材料

1.单一成分金属粉末2.多组元混合金属粉末3.金属和有机黏结剂的混合粉末7.4选择性激光烧结工艺的适用材料三、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，在极短的时间内几乎不能实现粉末间的熔化粘接，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黏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：直接混合黏结剂的陶瓷粉末、表面覆膜的陶瓷粉末、表面改性的陶瓷粉末、树脂砂。7.5选择性激光烧结工艺精度影响SLS工艺成型质量的因素7.5选择性激光烧结工艺精度一、三维模型处理误差

在三维模型进行离散化的过程中会造成一些数据损失，导致模型误差与切片误差。模型误差包括了模型造型误差、STL文件近似拟合曲线造成的误差。而切片误差包括原理误差、边界描述不准确造成的误差、首层切片不当造成的误差。7.5选择性激光烧结工艺精度二、机器误差

成型设备造成的误差主要来自于扫描系统的误差：激光扫描引起误差，激光的延时造成扫描滞后导致的误差，光斑直径对零件精度的误差，振镜扫描系统发生偏移导致在平面内的误差等等。7.5选择性激光烧结工艺精度三、工艺参数不当造成的误差

在同一台设备上针对同一成型材料采用不同的成型参数进行粉末烧结实验，其成形件的性能存在较大的差异。因此，国内外许多的学者都将工艺参数的研究作为SLS工艺的一项重要工作。7.5选择性激光烧结工艺精度三、工艺参数不当造成的误差

在同一台设备上针对同一成型材料采用不同的成型参数进行粉末烧结实验，其成形件的性能存在较大的差异。因此，国内外许多的学者都将工艺参数的研究作为SLS工艺的一项重要工作。7.5选择性激光烧结工艺精度7.5选择性激光烧结工艺精度四、烧结件后处理造成的误差

由于原型件力学强度不高，在