绝对干货！3D打印SLS技术详解

选择性激光烧结工艺（Selective Laser Sintering，SLS），该工艺最早是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的C.R.Dechard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。

二十年多年来奥斯汀分校和DTM公司在SLS工艺领域投入了大量的研究工作，在设备研制和工艺、材料开发上都取得了丰硕的成果。德国的EOS公司针对SLS工艺也进行了大量的研究工作并且已开发出一系列的工业级SLS快速成型设备，在2012年的欧洲模具展上EOS公司研发的3D打印设备大放异彩。

在国内也有许多科研单位开展了对SLS工艺的研究，如南京航空航天大学、中北大学、华中科技大学、武汉滨湖机电产业有限公司、北京隆源自动成型有限公司、湖南华曙高科等

SLS工艺使用的是粉末状材料，激光器在计算机的操控下对粉末进行扫描照射而实现材料的烧结粘合，就这样材料层层堆积实现成型。

选择性激光烧结加工的过程先采用压辊将一层粉末平铺到已成型工件的上表面，数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔化点，从而进行烧结并于下面已成型的部分实现粘合。

当一层截面烧结完后工作台将下降一个层厚，这时压辊又会均匀地在上面铺上一层粉末并开始新一层截面的烧结，如此反复操作直接工件完全成型。

在成型的过程中，未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂起着支撑的作用，因此SLS成型的工件不需要像SLA成型的工件那样需要支撑结构。SLS工艺使用的材料与SLA相比相对丰富些，主要有石蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、陶瓷甚至还可以是金属。

当工件完全成型并完全冷却后，工作台将上升至原来的高度，此时需要把工件取出使用刷子或压缩空气把模型表层的粉末去掉。

SLS工艺支持多种材料，成型工件无需支撑结构，而且材料利用率较高。尽管这样SLS设备的价格和材料价格仍然十分昂贵，烧结前材料需要预热，烧结过程中材料会挥发出异味，设备工作环境要求相对苛刻。

适用材料：热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末

SLS技术工艺详解

1. SLS工艺的发展历程

1986年美国Texas大学的研究生Deckard提出了选择性激光烧结成形(Selective Laser Sintering,SLS)的思想，并于1989获得了第一个SLS技术专利[3]。这是一种用红外激光作为热源来烧结粉末材料成形的快速成形技术(Rapid Prototyping, RP)。同其它快速成形技术一样，SLS技术采用离散/堆积成形的原理，借助于计算机辅助设计与制造，将固体粉末材料直接成形为三维实体零件，不受成形零件形状复杂程度的限制，不需任何工装模具。

世界上另一个在SLS技术方面占有重要地位的是德国的EOS公司。EOS公司成立于1989年，1994年EOS公司先后推出了三个系列的SLS成形机，其中EOSINT P用于烧结热塑性塑料粉末，制造塑料功能件及熔模铸造和真空铸造的原型;EOSINTM用于金属粉末的直接烧结，制造金属模具和金属零件;EOSINT S用于直接烧结树脂砂，制造复杂的铸造砂型和砂芯。 EOS公司对这些成形设备的硬件和软件进行了不断的改进和升级，使得设备的成形速度更快、成形精度更高、操作更方便，并能制造尺寸更大的烧结件。近年来EOS公司的发展势头强劲，其产品在美国市场上都占有了一定的份额。

2. SLS工艺原理

首先，在计算机中建立所要制备试样的CAD模形，然后用分层软件对其进行处理得到每一加工层面的数据信息。成形时，设定好预热温度、激光功率、扫描速度、扫描路径、单层厚度等工艺条件，先在工作台上用辊筒铺一层粉末材料，由CO2激光器发出的激光束在计算机的控制下，根据几何形体各层横截面的CAD数据，有选择地对粉末层进行扫描，在激光照射的位置上，粉末材料被烧结在一起，未被激光照射的粉末仍呈松散状，作为成形件和下一层粉末的支撑;一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再进行下一层铺粉、烧结，新的一层和前一层自然地烧结在一起，全部烧结完成后除去未被烧结的多余粉末，便得到所要制备的试样。