选择性激光烧结的工艺过程
激光选区烧结
激光选区烧结1 .工艺过程原理激光选区烧结(Selected Laser Sintering , SLS )采用CO ：激光器对粉末材料(塑料粉、陶瓷与粘结剂的混合粉、金属与粘结剂的混合粉等)进行选择性烧结，是一种由离散点一层层堆积成三维实体的工艺方法，其工艺过程原理如图8 一7 所示，典型设备如美国DTM 公司的Sinterstation 一2500 型粉末材料激光烧结站。
激光选区烧结在开始加工之前，先将充有氮气的工作室升温，并保持在粉末的熔点以下。
成形时，送料筒上升，铺粉滚筒移动，先在工作平台上铺一层粉末材料，然后激光束在计算机控制下按照截面轮廓对实心部分所在的粉末进行烧结，使粉末熔化继而形成一层固体轮廓。
第一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层的烧结，如此循环，形成三维的原型零件。
最后经过5 ? 10h 冷却，即可从粉末缸中取出零件。
未经烧结的粉末能承托正在烧结的工件，当烧结工序完成后，取出零件，未经烧结的粉末基本可自动脱掉，并重复利用。
因此，SLS 工艺不需要建造支撑，事后也不要为清除支撑而烦恼。
2 . SLS 优缺点和应用范围SLS 快速原型技术的优点是：l )与其他工艺相比，能生产最硬的模具。
2 )可以采用多种原料，例如绝大多数工程用塑料、蜡、金属、陶瓷等。
3 )零件构建时间短，每小时高度可达到lin 。
4 )无需对零件进行后矫正。
5 )无需设计和构造支撑。
SLS 快速原型技术的缺点是：l )在加工前，这种工艺仍须对整个截面进行扫描和烧结，加上要花近2h 的时间将粉末加热到熔点以下，当零件构建之后，还要用5 ? 10h 冷却，然后才能将零件从粉末缸中取出，成形时间较长。
2 )表面粗糙度受粉末颗粒大小及激光点的限制。
3 )零件的表面一般是多孔性的，在烧结陶瓷、金属与枯结剂的混合粉并得到原型零件后，为了使表面光滑，必须将它置于加热炉中，烧掉其中的枯结剂，并在孔隙中渗人填充物，其后处理较为复杂。
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。
第二章 快速成型制造工艺--III
后处置
激光烧结后的PS原型 件，强度很弱，需求依据 运用要求停止渗蜡或渗树 脂等停止补强处置。由于 该原型用于熔模铸造，所 以停止渗蜡处置。渗蜡后 的该铸件原型如下图。
某铸件经过渗蜡处置的SLS原型
ξ2 快速成型制造工艺
〔二〕金属零件直接烧结工艺
模具工程技术研讨中心 METRC
在普遍运用的几种快速原型技 术方法中，只要SLS工艺可以直 接或直接的烧结金属粉末来制造 金属材质的原型或零件。金属零 件直接烧结工艺运用的资料为混 合有树脂资料的金属粉末资料， SLS工艺主要完成包裹在金属粉 粒外表树脂资料的粘接。基于 SLS方法直接金属零件的制造工 艺进程如下图。由图中可知，整 个工艺进程主要分三个阶段：一 是SLS原型件〔〝绿件〞〕的制 造，二是粉末烧结件〔〝褐件〞〕 的制造，三是金属溶渗后处置。
和LOM工艺一样，SLS工艺也无需设计和需求支撑结构， 叠层进程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来完成支撑。
ξ2 快速成型制造工艺
模具工程技术研讨中心 METRC
资料应用率高
由于SLS工艺进程不需求支撑结构，也不象LOM工艺那样 出现许多工艺废料，也不需求制造基底支撑，所以该工艺方法 在罕见的几种快速原型工艺中资料应用率是最高的，资料的应 用率但基是本，可选择以性以激为光是烧1结0工0％艺的。缺SL陷S也工比艺拟中突出的，少详数细粉如末下：的价钱较 廉原价型，外所表以粗SL糙S模型的本钱相比拟来看也是较低的。
四、高分子粉末烧结件的后处置
模具工程技术研讨中心 METRC
高分子粉末资料烧结件的后处置工艺主要有渗树脂和渗蜡两种。当原 型件主要用于融模铸造的消逝型时，需求停止渗蜡处置。当原型件为了提 高强硬性目的时，需求停止渗树脂处置。
SLS技术的成形工艺原理(知识参考)
一、实验名称：选择性激光烧结快速成型工艺实验SLS成型技术开辟了不用任何刀具而迅速制作各类零件的途径，并为用传统方法不能或难于制造的零件或模型提供了一种崭新的制造手段，SLS技术的特点归纳起来主要有以下几点：（1）过程与零件复杂程度无关，是真正的自由制造，这是传统方法无法比拟的。
SLS 与其它RP不同，不需要预先制作支架，未烧结的松敞粉末作为自然支架，SLS可以成型几乎任意几何形状的零件，对具有复杂内部结构的零件特别有效。
（2）技术的高度集成，它是计算机技术、数控技术、激光技术与材料技术的综合集成。
（3）生产周期短，由于该技术是建立在高度集成的基础上，从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时，这一特点使其特别适合于新产品的开发。
（4）与传统工艺方法相结合，可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件输出等功能，为传统制造方法注入新的活力。
（5）产品的单价几乎与批量无关，特别适合于新产品的开发或单件、小量零件的生产。
（6）材料适应面广，不仅能制造塑料零件，还能制造陶瓷、蜡等材料的零件。
特别是可以制造金属零件。
这使SLS工艺颇具吸引力。
成型材料是SLS 技术发展和烧结成功的一个关键环节,它直接影响成型件的成型速度、精度和物理、化学性能，影响成型工艺和设备的选择以及成型件的综合性能。
因此，国内外有许多公司和研究单位加强了这一领域的研究工作,并且取得了重大进步。
从理论上讲任何受热粘结的粉末都有被用作 SLS 原材料的可能性。
原则上这包括了塑料、陶瓷、金属粉末及它们的复合材料。
目前SLS材料主要有塑料粉（PC、PS、ABS）、蜡粉、金属粉、表面覆有粘结剂的覆膜陶瓷粉、覆膜金属粉及覆膜砂等。
（7）应用面广，由于成型材料的多样化，使得SLS 适合于多种应用领域，如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、铸造型壳和型芯等。
（8）高精度，依赖于使用的材料种类和粒径、产品的几何形状和复杂程度，该工艺一般能够达到工件整体范围内±（0.05-2.5）mm 的公差。
综述SLS工艺
综述SLS工艺【摘要】：介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及其研究发展状况 ,简述了选择性激光烧结的工艺过程、应用、发展和研究现况。
最后 ,总结了选择性激光烧结技术的发展前景【关键词】：快速成形选择性激光烧结烧结粉末1.SLS简介20世纪90年代开始，随着世界经济竞争的日益激烈化和全球化，产品制造商们越来越需要以最短的时间制造出符合人们消费需求的新产品来抢占市场。
20世纪80年代末出现的快速成型(Rapid Prototyping，简称RP)就是在这样的背景下提出并逐步得以发展的。
RP技术是一种逐层零件制造上艺，它突破传统的材料变形成型和去除材料成型的工艺方法，使用近乎全自动化的工艺从CAD文件直接生产所需要的模型或模具，可以显著减少产品原型的开发时间和成本，极大的提高产品的质量；另外，RP制造过程中不需要任何传统意义上的工装夹具、刀具或模具即可制造出任何复杂形状的零部件。
因此。
RP技术在现代制造业中越来越具有竞争力，有望成为21世纪的的主流制造技术。
目前典型的快速成型的方法有：光固化立体造型SLA(StereoLithography Apparatus)、分层物件制作LOM(Laminated Object Manufacturing)、选择性激光烧结SLS(Selective Laser Sintering)和熔融沉积造型FDM(Fused Deposition Modeling)等。
各种RP方法具有其自身的特点和适用范围。
由于SLS工艺具有粉末选材广泛、适用性广、制造工艺比较简单、成形精度高、无需支撑结构、可直接烧结零件等诸多优点，成为当前发展最快、最为成功的且已经商业化的RP 方法之一，在现代制造业得到越来越广泛的重视。
主要综述SLS技术的工艺原理、实际应用、发展历程和现状。
2.SLS工艺的基本原理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。
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。
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课堂导入
观看视频并回答
通过观看《SLS技术工艺过程》视频，讨 论以下问题： 1. 选择性激光烧结成型技术的工艺过程 可分为几个步骤呢？ 2. 选择性激光烧结成型技术需要设计支 撑结构吗？
2
本节 知识点
1 选择性激光烧结工艺过程
2 金属粉末材料
3 陶瓷粉末材料烧结工艺
4 铸造覆膜砂
5 高分子粉末材料及其复合材料
16 覆膜砂型（芯）浇注的液压阀体铸件及其剖分图
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& 课堂讨论
请阅读本节拓展知识，了解更多选择性激光烧结成型制作的关键点，说 说金属间接烧结工艺的关键点是什么？
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微信公众号：华唐集团
①
②
③
④
⑤
将附着在烧结件 表面的粉末清理 干净
以手工涂刷的方 式浸渗树脂；
对制件进行打磨、 抛光等处理工艺， 满足制件的使用 功能要求。
6
2. 渗蜡后处理工艺
（1）清理制件表面的浮粉； （2）防止制件长时间浸泡于蜡液中变软变形，根据制件特征合理选择蜡 液温度和渗蜡时间。
（3）根据铸件质量要求，对渗蜡制件进行相应的表面处理。
SLS高分子原材料
热塑性材料
晶态：发展潜力较大 非晶态：目前使用较多
热固性材料：最常用的是酚醛树脂和环氧树脂
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1. 渗树脂后处理工艺
根据材料的不同， 称量环氧树脂与 稀释剂以及固化 剂，其比例需要 通过实验测得；
涂刷完毕，用吸 水纸将制件表面 多余的树脂吸净， 置于室温下自然 晾干，再放置于 60℃烘箱中进行 固化；
（1）无压烧结 （2）等静压烧结 （3）熔渗浸渍处理
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四、铸造覆膜砂
覆膜砂与铸造用热型砂类似，采用酚醛树脂等热固性树脂包覆锆砂、石英 石的方法制备。在SLS成形过程中，酚醛树脂受热产生软化和固化，使覆膜砂 黏结成形。由于激光加热时间很短，酚醛树脂在短时间内不能完全固化，砂型 （芯）的强度较低，须对其加热后固化处理，经固化之后的砂型或砂芯才能够 浇注金属铸件。
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空客公司制作蜡模后铸造出钛合金零件
8
摩托车汽缸盖蜡模及由此铸造出的铝合金零件
9
思考：
高分子粉末及其复合材料的烧结件后处理工艺有 渗树脂和渗蜡两种后处理工艺，在实际应用中该如何 去选择，你知道吗？
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二、金属粉末材料
金属粉末烧结件
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1. 直接法
（1）熔渗或浸渍：熔渗是将低熔点金属或合金渗入到多孔烧结 零件的空隙中，浸渍采用的是液态非金属物质浸入。 （2）热等静压法：热等静压法是通过流体介质将高温高压同时 作用在零件坯体表面上，使零件固结消除内部空隙，来提高零件 的密度和强度。热等静压后处理可使零件非常致密，但零件的收 缩也比较大。
3
选择性激光烧结成型技术的工艺过程
（1）设计建造CAD三维模型； （2）将模型转化为STL文件格式； （3）将STL文件进行横截面切片分割，规划扫描路径； （4）激光热黏分层制造零件原型； （5）对原型进行清粉等处理； （6）后处理工艺，零件不同的材料和应用场合后处理 工艺不相同。
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一、高分子粉末材料
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2. 间接法
（1）降解粘结剂 （2）高温焙烧（二次烧结） （3）熔渗金属
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三、陶瓷粉末材料
• 陶瓷材料类型 1. AL2O3 2.SiC 3.Si4N3 4.复合材料
• 粘结剂类型： 1.有机粘结剂 ห้องสมุดไป่ตู้.无机粘结剂 3.金属粘结剂
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后期处理方法
选择性激光烧结原理决定了决定了选择性激光烧 结成形的陶瓷胚体是多孔的，其力学性能和热学性能 通常不能满足实际应用的要求，因此，必须进行后处 理。常用的后处理方法主要有：