选择性激光烧结
SLS(选择性激光烧结)
SLS（选择性激光烧结）选择性激光烧结的特点发明于1989年；比SLA要结实的多，通常可以用来制作结构功能件；激光束选择性地熔合粉末材料：尼龙、弹性体、未来还有金属；优于SLA的地方：材料多样且性能接近普通工程塑料材料；无碾压步骤因此Z向的精度不容易保证好；工艺简单，不需要碾压和掩模步骤；使用热塑性塑料材料可以制作活动铰链之类的零件；成型件表面多粉多孔，使用密封剂可以改善并强化零件；使用刷或吹的方法可以轻易地除去原型件上未烧结的粉末材料。
选择性激光烧结选择性激光烧结（SLS）于1989年被发明。
材料特性比光固化成型（SLA）工艺材料优越。
多种材料可选而且这些材料接近热塑性塑料材料特性，如PC，尼龙或者添加玻纤的尼龙。
如图所示，SLS机器包括两个粉仓，位于工作台两边。
水平辊将粉末从一个粉仓，穿过工作区间推到另一个粉仓。
之后激光束逐步描绘整个层。
工作台下降一个层高的厚度，水平辊从相反方向移回。
如此往复直到整个零件烧结完毕。
选择性激光烧结快速自动成型（SLS—Rapid Prototyping）技术是先进制造技术的重要组成部分，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等现代技术成果。
与传统制造方法不同，快速成型制造从零件的CAD模型出发，通过软件分层和数控成型系统，用激光束或其它方法将材料堆积而形成实体零件。
即将复杂的三维制造转化成一系列的二维制造的叠加，因而可以在不用模具和传统刀具的条件下生成几乎任意形状的零部件，极大地提高了生产效率和制造柔性。
虽然由于成型材料的不同，成型件的强度和精度较低，很难直接作为最终零件或模具使用，但可以作为样件或模具的母模使用。
当然直接制造模具的快速成型设备也有了初步的发展，本文重点讲述的是快速成型制造模具母模的技术。
快速成型制模技术可以大大降低制模的成本，缩短模具的制造周期，增强产品的市场竞争力。
目前该技术已经广泛应用于航空航天、汽车摩托车、科学研究、医疗、家电等领域。
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结原理
选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）是一种常用于快速成型的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结，是一种非常重要的制造技术。
本文将对选择性激光烧结的原理进行详细介绍，包括激光烧结的基本过程、原理及其应用。
激光烧结的基本过程是将一层薄薄的粉末材料铺在工作台上，然后利用激光束逐层扫描并照射在粉末层上，粉末被局部熔化并与下一层粉末烧结在一起，从而形成一个完整的三维物体。
这个过程需要精确控制激光束的位置和功率，以确保粉末能够被正确烧结，同时又不会造成过度烧结或烧结不足的情况。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
激光束的能量密度和照射时间是影响烧结质量的关键参数，需要根据材料的特性和所需的物体结构来进行合理的选择。
此外，粉末材料的颗粒大小和分布也会对烧结质量产生影响，因此需要在制备粉末材料时进行精确的控制。
选择性激光烧结技术在实际应用中具有广泛的用途，特别是在制造复杂形状和小批量产品时具有独特的优势。
例如，在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域，激光烧结技术都得到了广泛的应用。
由于激光烧结技术可以直接从数字模型中制造出实物，因此在定制化产品的制造中具有很大的潜力。
总的来说，选择性激光烧结技术是一种非常重要的增材制造技术，它通过激光照射粉末材料来实现三维物体的逐层烧结。
激光烧结的原理主要是利用激光的高能量来熔化粉末材料，并且在瞬间冷却后形成固态结构。
这种技术在航空航天、医疗器械、汽车制造等领域具有广泛的应用前景，是一种非常有前景的制造技术。
SLS选择性激光烧结.pptx
AFS－300型选择性激光烧结主机结构示意图
1-激光室； 2-铺粉机构； 3-供料缸； 4-加热灯； 5-成形料缸； 6-排尘装置； 7-滚珠丝杆螺母机构； 8-料粉回收箱
选择性激光烧结机光路系统
1-指示器； 2-光束合成器； 3、4-反射镜； 5-扩束镜； 6-聚焦镜； 7-扫描器
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四、SLS工艺优点
选择性激光烧结技术
成型0701 第八小组 小组成员：鲁建飞 王旭松 肖娟 李慧 邓富敏 主 讲 人：王旭松
快速原型制造技术简介
快速原型制造技术（Rapid Prototype Manufacturing， 简称RP）是综合利用CAD技术、数控技术、材料科学、 机械工程、电子技术及激光技术的技术集成以实现从 零件设计到三维实体原型制造一体化的系统技术。它 是一种基于离散堆积成形思想的新型成形技术，是由 CAD模型直接驱动的快速完成任意复杂形状三维实体 零件制造的技术的总称。
四、SLS工艺优点
四、SLS工艺优点
材料利用率高：未烧结的粉末可以重复利用。 制件具有较好的力学性能：成品可直接用作功能测试或
小批量使用。 实现设计制造一体化：配套软件可自动将CAD数据转化
为分层STL数据，根据层面信息自动生成数控代码，驱 动成形机完成材料的逐层加工和堆积，不需人为干预。
它利用粉末状材料（主要有塑料粉、蜡粉、金属粉、表 面附有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等） 在激光照射下烧结的原理，在计算机控制下按照界面轮 廓信息进行有选择的烧结，层层堆积成形。
一、SLS技术概述
SLS技术使用的是粉状材料，从理论上讲，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 实的原型元件。
SLS工艺研究现状：美国的DTM公司、3D Systems公司， 德国的EOS公司；国内的北京隆源自动成型系统有限公司 和华中科技大学等。
选择性激光烧结技术讨论
选择性激光烧结技术讨论选择性激光烧结技术讨论1.选择性激光烧结技术（SLS）的发展现状⽬前RP技术的快速成型⼯艺⽅法有⼗多种，主要有：⽴体光固造型（⽴体印刷）SLA；选择性激光烧结SLS；叠层技术LOM；熔融沉积造型FDM ，三维印刷3D-P。
选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering）是发展最快，最为成功且已经商业化的RP⽅法之⼀，采⽤该技术不仅可以制造出精确的模型，还可以成型具有可靠结构的⾦属零件作为直接功能件使⽤。
由于其具有诸多优点，如粉末选材⼴泛、适⽤性，可直接烧结零件等，因此在现代制造中受到越来越⼴泛的重视。
SLS技术最初是由美国德克萨斯⼤学奥斯汀分校于1989年提出的。
后来美国DTM公司于1992年推出该⼯艺的商品化⽣产设备。
⼏⼗年来，奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了⼤量研究⼯作，在设备研制和⼯艺、材料开发上取得了丰硕的成果。
德国的EOS公司在这⼀领域也做了很多研究⼯作，并开发了相应的系列成型设备。
在国内，很多单位进⾏了SLS的相关研究⼯作，如华中科技⼤学、南京航空航天⼤学、西北⼯业⼤学、华北⼯学院和北京隆源⾃动成型有限公司等也取得了许多重⼤成果。
如北京隆源⾃动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型的商品化设备。
如果从烧结⽤材料的特性来划分，选择性激光技术的发展可分为两个阶段：⼀是⽤SLS技术烧结低熔点的材料来制造原型。
⽬前的烧结设备和⼯艺⼤多处于这⼀阶段。
所使⽤的材料是塑料、尼龙、⾦属或者陶瓷的包⾐粉末）（或于聚合物的混合物）；⼆是⽤SLS技术直接烧结⾼熔点的材料来制造零件2. 选择性激光烧结技术的研究内容选择性激光烧结(Selective Laser Sintering)是20世纪80年代末出现的⼀种快速成型新⼯艺—利⽤激光束烧结粉末材料分层加⼯制造技术。
零件的三维描述被转化为⼀整套切⽚，每个切⽚描述确定⾼度的零件横截⾯。
采⽤激光束对粉末状的成型材料进⾏分层扫描，受到激光束照射的粉末被烧结。
选择性激光烧结(SLS)
3D打印技术 —选择性激光烧结
旅顺职业中专
李建新
授课内容
01 选择性激光烧结技术介绍 02 选择性激光烧结技术发展 03 选择性激光烧结技术应用
01 PART ONE 选择性激光烧结技术
1、SLS打印技术
SLS打印技术概念：
选择性激光烧结技术（Selective Laser Sintering, SLS），主要是利用粉末材料在激光照射下高温烧结的基 本原理，通过计算机控制光源定位装置实现精确定位，然 后逐层烧结堆积成型
华曙高科通过3D打印SLS技 术，为某汽车生产的车用空 调总成的部件原型件产品， 节省了磨具，修复等环节， 大大节省了时间，以前使用 CNC机床制造磨具，大概需 要14天时间，使用3D打印 后仅需要4天时间就可以交 付产品，单次打印的费用是 开模费用的10%
华曙高科与武汉萨普科技股份有限公司合作，采用连续增材制造解决方案建造 时间仅用10小时，将长度近1米、结构复杂的汽车空调HVAC壳体一体成型，且 其强度、精度完全符合技术标准。
02 选择性激光烧结技术发展 PART TWO
2、激光烧结技术发展
选择性激光烧结工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl R. Deckard 于1989年在其硕士论文中提出的，随后C.R.Dechard创立了DTM公司，并于1992年 发布了基于SLS技术的工业级商用3D打印机Sinterstation。
选择性激光烧结
选择性激光烧结◆激光选区烧结法（SLS）SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。
加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，则就可以得到一烧结好的零件。
目前成熟的工艺材料为蜡粉及塑料粉，用金属粉或陶瓷粉进行烧结的工艺还在研究之中。
在成型的过程中因为是把粉末烧结，所以工作中会有很多的粉状物体污染办公空间，一般设备要有单独的办公室放置。
另外成型后的产品是一个实体，一般不能直接装配进行性能验证。
另外产品存储时间过长后会因为内应力释放而变形。
对容易发生变形的地方设计支撑，表面质量一般。
生产效率较高，运营成本较高，设备费用较贵。
能耗通常在8000瓦以上。
材料利用率约100%。
选择性激光烧结(SLS)－－材料广泛的快速成型工艺SLS工艺又称为选择性激光烧结，由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R. Dechard于1989年研制成功。
SLS工艺是利用粉末状材料成形的。
将材料粉末铺洒在已成形零件的上表面，并刮平；用高强度的CO2激光器在刚铺的新层上扫描出零件截面；材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与下面已成形的部分粘接；当一层截面烧结完后，铺上新的一层材料粉末，选择地烧结下层截面。
SLS工艺最大的优点在于选材较为广泛，如尼龙、蜡、ABS、树脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金属和陶瓷粉末等都可以作为烧结对象。
粉床上未被烧结部分成为烧结部分的支撑结构，因而无需考虑支撑系统（硬件和软件）。
SLS工艺与铸造工艺的关系极为密切，如烧结的陶瓷型可作为铸造之型壳、型芯，蜡型可做蜡模，热塑性材料烧结的模型可做消失模。
3.3 选择性激光烧结法(SLS) 选择性激光烧结法又称为选区激光烧结。
它的原理是预先在工作台上铺一层粉末材料（金属粉末或非金属粉末），激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。
sls选择性激光烧结的应用原理
SLS选择性激光烧结的应用原理1. 简介选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，简称SLS）是一种采用激光束将粉末材料逐层烧结而形成三维实体的增材制造技术。
它通过粉末材料的层层烧结，实现了高精度、高质量的构件制造。
在各个行业中，SLS技术被广泛应用于快速原型制作、定制制造、功能性部件制造等领域。
2. SLS工艺原理SLS工艺的基本原理是利用激光束烧结粉末材料，逐层形成所需的构件。
其主要步骤包括前处理、扫描加工和后处理。
2.1 前处理在SLS前处理阶段，首先确定待制造的构件的CAD模型，并对模型进行切片处理。
切片处理将CAD模型分割为一系列水平的薄层，每个薄层的厚度由材料和制造参数决定。
2.2 扫描加工在扫描加工阶段，激光束根据切片数据逐层扫描烧结粉末。
激光束通过镜子反射，精确地瞄准粉末层，并将粉末加热到临界温度以上，使其颗粒间发生烧结，实现层层叠加。
2.3 后处理SLS后处理阶段主要包括去除未烧结的粉末、清洁构件和表面处理。
去除未烧结粉末可以通过吹扫、振动或机械剥离等方法实现。
清洁构件可以采用化学溶解、超声波清洗等方式。
表面处理可以通过打磨、喷涂等方式来增加构件的光滑度和美观度。
3. SLS的应用领域SLS技术具有广泛的应用领域，以下列举了其中几个常见的应用领域：3.1 快速原型制作SLS技术在快速原型制作领域具有重要的应用价值。
通过SLS技术，可以快速制作出准确的原型，用于产品设计验证、展示等方面。
与传统制造方法相比，SLS 技术具有更高的制造速度和更灵活的形状设计。
3.2 定制制造SLS技术可以根据个体的需求和特定要求进行制造，因此在定制化制造方面具有突出的优势。
例如，医疗行业中可以使用SLS技术制造个体化的假肢和义肢，为患者提供更加贴合的解决方案。
3.3 功能性部件制造SLS技术可以制造出具有复杂形状和内部结构的功能性部件。
这些部件可以具备特定的物理性能和化学性能，用于各种应用，如航空航天、汽车、电子等领域。
3D打印应用技术与创新-项目七 选择性激光烧结工艺
课堂作业
课堂作业
影响激光烧结成型技术精度的主要因素有哪些？
工性能更加完善。
7.4 选择性激光烧结工艺的适用材料
4. ABS 5. 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。
二、机器误差
7.5 选择性激光烧结工艺精度
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。
7.1 选择性激光烧结工艺的基本原理
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
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。
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*云虹，郭毕佳 快速成型技术的典型方法比较[J ]， 武汉纺织工学院学报，19960206.
选择性激光烧结（SLS）
SLS技术是一种使用高功率激光（如二氧化碳激光）的添加制造技术，其原理如 图所示。将很小的材料粒子融合成团块，形成所需要的三维形状。高功率激光根据三 维数据（如制作的CAD文件或扫描数据）所生成的切面数据，选择性地融化粉末层表 面的粉末材料，然后每扫描一个粉末层，工作平台就下降一个层的厚度，一个新的材 料层又被施加在上面，这个过程一直重复至完成制造。*
发展历程
1995年 - Z Corporation获得麻省理工学院独家授权，并开始开发基于3DP技术的打印机。 1996 - Stratasys公司推出“Genisys”。 1996年 - Z Corporation推出的“Z402”。 1996年 - 3D Systems公司推出“ACTUA 2100”。 “3D打印机”最早是用来表示所有 的快速成型机。 1997年 – EOS将它的立体光敏成型业务出售给3-D Systems，但EOS仍然是欧洲最大的生 产商。 2005年 – Z Corp.推出的Spectrum Z510。这是市场上第一台高清彩色三维打印机。 2006年 - 一个名叫Reprap的开源项目启动 - 其目的是开发一种能自我复制的3D打印机。 您可以在GNU通用公共许可证的条款下任意改装和/或改造它。 2008年 – 第一个基于Reprap的3D打印机面世。它可以打印自身所需部件中的约50%。 2008 - Objet Geometries公司推出其革命性的Connex500™快速成型系统，它是有史以 来第一台能够同时使用几种不同的打印原料的3D打印机。
立体平板印刷（SLA） 光聚合
光硬化树脂
数字光处理 (DLP)
光硬化树脂
熔融沉积式 (FDM）
通过将丝状材料如热塑性塑料、蜡或金属的熔 丝从加热的喷嘴挤出，按照零件每一层的预定轨迹 ，以固定的速率进行熔体沉积。每完成一层，工作
台下降一个层厚进行迭加沉积新的一层，如此反复
最终实现零件的沉积成型。FDM工艺的关键是保 持半流动成型材料的温度刚好在熔点之上(比熔点 高1℃左右)。其每一层片的厚度由挤出丝的的直径 决定，通常是0.25~0.50mm。*
分层实体制造（LOM）
激光切割系统按照计算机提取的横截面轮 廓用二氧化碳激光束对箔材沿轮廓线将工作 台上的纸割出轮廓线，并将箔材无轮廓区切 割成小碎片。然后，由热压机构将一层层纸 压紧并粘合在一起。可升降工作台支撑正在 成型的工件，并在每层成型之后，降低一个 纸厚，以便送进、粘合和切割新的一层箔材。 最后形成由许多小废料块包围的三维原型零 件。然后取出，将多余的废料小块剔除，最 终获得三维产品。*
电子束熔化成型（EBM） 粒状 选择性激光熔化成型(SLM) 选择性热烧结（SHS） 选择性激光烧结（SLS） 粉末层喷头3D打印 层压 石膏3D打印 (PP) 分层实体制造（LOM）
几乎任何合金
钛合金 钛合金，钴铬合金，不锈钢，铝 热塑性粉末 热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末 石膏 纸、金属膜、塑料薄膜
*张桂兰.解密3D打印[J].印刷技术,2013/10
选择性热烧结（SHS）
SHS 机的工作过程与SLS 机类似，不同的是，SHS机使用的是热敏打印头，而非激 光打印头。热敏打印头将热量供给构建室中的热塑性粉末层，即可形成任意复杂的几何形 状。其每层的厚度为0.1mm，使用的材料为热塑性粉末.*
*张桂兰.解密3D打印[J].印刷技术,2013/10
功能高分子在3D打印技术中的应用
孙雁斌
3D打印技术简介
目录
3D打印技术发展历程 高分子材料
3D打印（3D printing），即快速成型技术的一种，它是 一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可 粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。* 传统的制造技术如注塑法可以以较低的成本大量制造 聚合物产品，而三维打印技术则可以以更快，更有弹性以 及更低成本的办法生产数量相对较少的产品。
*孙聚杰.3D打印材料及研究热点[J].丝网印刷,2013(12)
WPS演示助您快速创建极具感染力的演示文稿，打 造令人震撼的影院效果M） 电子束自由成形制造(EBF)
基本材料 热塑性塑料，共晶系统金属、可食用材料 几乎任何合金
直接金属激光烧结（DMLS）
*张桂兰.解密3D打印[J].印刷技术,2013/10
立体平板印刷（SLA）
SLA的工作过程如图所示，紫外线激光 束通过检流镜驱动，扫描装有液体感光 树脂的桶表面，激活聚合反应，树脂硬 化形成三维物体的一个固体层。完成一 层的构建后，平台将会下降单层厚度 （通常0.05～0.15mm）。然后，刀片 扫过部件的横截面，为其涂上新的材料， 在这个新的液体表面，再由激光束固化 出随后一层的图案，合并到前一层。如 此反复，就可形成一个完整的3D部件。 构建完成后，部件将被浸入化学药液中， 以清洗掉多余的树脂，随后在紫外线烘 箱内进一步完成产品的固化。*
*张桂兰.解密3D打印[J].印刷技术,2013/10
发展历程
1984年 - 查尔斯•赫尔发明将数字资源打印成三维立体模型的技术。 1986年 - 查尔斯•赫尔命名他发明的技术叫立体光敏成型技术，并以此获得了专利。 1986年 – 查尔斯•赫尔成立3D Systems公司，并开发了第一个商用3D打印机，它被称为 立体光敏成型设备。1988年 - 3D系统开发SLA-250型商业打印机，这是第一个面向公众 的打印机版本。 1988年 - 斯科特•克伦普发明了熔融沉积成型技术（FDM）。 1989年 - 斯科特•克伦普成立了Stratasys公司。 1991 - Helisys售出第一台叠层法快速成型（LOM）系统。 1992 - Stratasys公司售出首台基于FDM技术的“三维建模”机器。 1992年 - DTM售出首台选择性激光烧结（SLS）系统。 1993年 - Solidscape成立，它生产能打印表面光滑的小型零件的喷墨打印机机，但打印 速度相对较慢。 1993 - 麻省理工学院（MIT）获得“三维打印技术”专利。是类似于已在二维打印机中运 用的喷墨打印技术。