什么是3D打印機(jī)選擇性熱燒結(jié)技術(shù)(SLS)?

foozao   2016-09-01 14:49:45

選擇性激光燒結(jié)工藝(Selective Laser Sintering,SLS)最早是由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C. R. Dechard 于1989 年在其碩士論文中提出的,隨后C. R. Dechard 創(chuàng)立了DTM 公司并于1992 年發(fā)布了基于SLS 技術(shù)的工業(yè)級(jí)商用3D打印機(jī)Sinterstation。


二十年多年來(lái)奧斯汀分校和DTM 公司在SLS工藝領(lǐng)域投入了大量的研究工作,在設(shè)備研制和工藝、材料開(kāi)發(fā)上都取得了豐碩的成果。德國(guó)的EOS 公司針對(duì)SLS工藝也進(jìn)行了大量的研究工作并且已開(kāi)發(fā)出一系列的工業(yè)級(jí)SLS快速成型設(shè)備,在2012年的歐洲模具展上EOS公司研發(fā)的3D打印設(shè)備大放異彩。


在國(guó)內(nèi)也有許多科研單位開(kāi)展了對(duì)SLS工藝的研究,如南京航空航天大學(xué)、中北大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢濱湖機(jī)電產(chǎn)業(yè)有限公司、北京隆源自動(dòng)成型有限公司、湖南華曙高科等。


SLS工藝使用的是粉末狀材料,激光器在計(jì)算機(jī)的操控下對(duì)粉末進(jìn)行掃描照射而實(shí)現(xiàn)材料的燒結(jié)粘合,就這樣材料層層堆積實(shí)現(xiàn)成型,圖1-8 所示為SLS 的成型原理。

選擇性激光燒結(jié)加工的過(guò)程先采用壓輥將一層粉末平鋪到已成型工件的上表面,數(shù)控系統(tǒng)操控激光束按照該層截面輪廓在粉層上進(jìn)行掃描照射而使粉末的溫度升至熔化點(diǎn),從而進(jìn)行燒結(jié)并于下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘合。


當(dāng)一層截面燒結(jié)完后工作臺(tái)將下降一個(gè)層厚,這時(shí)壓輥又會(huì)均勻地在上面鋪上一層粉末并開(kāi)始新一層截面的燒結(jié),如此反復(fù)操作直接工件完全成型。


在成型的過(guò)程中,未經(jīng)燒結(jié)的粉末對(duì)模型的空腔和懸臂起著支撐的作用,因此SLS成型的工件不需要像SLA 成型的工件那樣需要支撐結(jié)構(gòu)。SLS 工藝使用的材料與SLA 相比相對(duì)豐富些,主要有石蠟、聚碳酸酯、尼龍、纖細(xì)尼龍、合成尼龍、陶瓷,甚至還可以是金屬。


當(dāng)工件完全成型并完全冷卻后,工作臺(tái)將上升至原來(lái)的高度,此時(shí)需要把工件取出使用刷子或壓縮空氣把模型表層的粉末去掉。


SLS 工藝支持多種材料,成型工件無(wú)需支撐結(jié)構(gòu),而且材料利用率較高。盡管這樣,SLS 設(shè)備的價(jià)格和材料價(jià)格仍然十分昂貴,燒結(jié)前材料需要預(yù)熱,燒結(jié)過(guò)程中材料會(huì)揮發(fā)出異味,設(shè)備。

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