简介

 

　　粉末烧结成型(Selected Laser Sintering)，简称SLS，采用红外激光器对粉末材料(尼龙、尼龙玻纤、尼龙碳纤维、尼龙铝粉、PS材料以及各种金属材料包括：模具钢、钛合金、铝合金以及CoCrMo合金、铁镍合金等)直接烧结成型的系统。代表： EOS的EOSINT M280、P395等，分别是全球领先的金属成型和塑料成型设备。

 

工艺流程

 

 

　　材料不同，具体的烧结工艺也有所不同。

 

　　1)高分子粉末材料烧结工艺 其过程分为前处理、粉层烧结叠加以及后处理三个阶段。 前处理：此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。

 

　　粉层激光烧结叠加：在这个阶段，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。当所有叠层自动烧结叠加完成后，需要将原型在成型缸中缓慢冷却至40℃以下，取出原型并进行后处理。 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。

 

　　2)金属零件间接烧结工艺 该工艺的过程主要分为三个阶段：SLS原型件(绿件)的制作、粉末烧结件(褐件)的制作、金属熔渗后处理。 SLS原型件的制作阶段过程为CAD模型——分层切片——激光烧结(SLS)——RP原型(绿件)，此阶段的关键在于，如何选用合理的粉末配比和加工工艺参数实现原型件的制作。 “褐件”制作阶段过程为二次烧结(800℃)——三次烧结(1080℃)，此阶段的关键在于，烧失原型件中的有机杂质获得具有相对准确形状和强度的金属结构体。 金属熔渗阶段过程为二次烧结(800℃)——三次烧结(1080℃)——金属熔渗——金属件。此阶段的关键在于，选用合适的熔渗材料及工艺，以获得较致密的金属零件。

 

　　3)金属零件直接烧结工艺 基于SLS工艺的金属零件直接制造工艺流程为：CAD模型——分层切片——激光烧结(SLS)——RP原型零件——金属件。

 

工艺优势

 

　　选择性激光烧结工艺和其他快速成型工艺相比，其最大的独特性就是能够直接制作金属制品，同时该工艺还具有如下一些优点：

 

　　1)可采用多种材料。从原理上来说，这种方法可采用加热时年度降低的任何粉末材料，通过材料或者各类含粘结剂的涂层颗粒制造出任何造型，适应不同的需要。

 

　　2)制造工艺比较简单。由于可用多种材料，选择性激光烧结工艺按采用的原料不同，可以直接生产复杂形状的原型、型腔模三维构件或部件及工具。

 

　　3)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，该工艺一般能达到工件整体范围内±(0.05--2.5)mm的公差。当粉末粒径为0.1mm以下时，成型后的原型精度可达±1%。

 

　　4)无需支撑结构。和LOM工艺一样，SLS工艺也无需设计支撑结构，叠层过程中出现的悬空层面可直接由未烧结的粉末来实现支撑。

 

　　5)材料利用率高。由于该工艺过程不需要支撑结构，也不像LOM工艺那样出现许多废料，也不需要制作基底支撑，所以该工艺方法在常见的几种快速成型工艺中，材料利用率是最高的，可以认为是100%。SLS工艺中使用的多数粉末的价格较便宜，所以SLS模型的成本相比较来看也是较低的。

 

　　6)生产周期短。从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时，整个生产过程数字化，可随时修正、随时制造。这一特点使其特别适合于新产品的开发。

 

　　7)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。

 

　　8)应用面广。由于成型材料的多样化，使得SLS工艺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。

 

应用领域

 

产品外观设计认证，高精度模具、注塑模具异形热流道的快速制作。

 

精密金属部件的直接制造，模型论证试验，防火部件直接制造，夹具等。

 

人体植入物，牙齿，头盖骨修复，假肢等，医疗器械研发等。

 

新产品开发，样件验证。

 

文化、创意、服饰、家居用品等领域的创意设计与展示等。

 

案例

 

塑料尼龙粉末烧结

   

 

金属粉末烧结
   

(责任编辑：小宇宙)