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工藝簡(jiǎn)介
SLS(Selective Laser Sintering)是一種快速成型工藝:
中文譯為:粉末材料選擇性激光燒結(jié)/激光選區(qū)燒結(jié)/粉末燒結(jié)
1986年,美國(guó)Texas大學(xué)的研究生C. Deckard提出了Selective Laser Sinte ring(SLS)的思想, 1989年研制成功,稍后組建了DTM公司,于1992年開(kāi)發(fā)了基于SLS的商業(yè)成形機(jī)(Sinterstation);
DTM公司已經(jīng)被3D SYSTEM公司收購(gòu)。
SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面,并刮平;
用高強(qiáng)度的CO2激光器在剛鋪的新層上掃描出零件截面;材料粉末在高強(qiáng)度的激光照射下被燒結(jié)在一起,得到零件的截面,并與下面已成形的部分連接;
當(dāng)一層截面燒結(jié)完后,鋪上新的一層粉末材料,選擇地?zé)Y(jié)下層截面。
工藝特點(diǎn)
⑴可采用多種材料:可采用加熱時(shí)粘度降低的任何粉末,通過(guò)材料或各類含粘結(jié)劑的涂層顆粒制造出任何造型;特別是可以制造金屬零件。這使SLS工藝頗具吸引力;
⑵制造工藝比較簡(jiǎn)單:可以直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀的原型、型模、三維共建或部件及工具,能廣泛適應(yīng)設(shè)計(jì)和變化;
⑶精度高:依賴于使用的材料種類和粒徑、產(chǎn)品的幾何形狀和復(fù)雜程度。一般當(dāng)零件的細(xì)節(jié)特征大于0.5mm,就可以表達(dá)出來(lái)。能夠達(dá)到共建整體范圍內(nèi)±(0.05-2.5)mm的公差。當(dāng)粉末粒徑為0.1mm以下時(shí),成型后的原型精度可達(dá) ± 1%。
⑷材料利用率高,價(jià)格便宜,成本低;
⑸翹曲變形比SLA工藝小,可能設(shè)計(jì)制造精細(xì)與條狀結(jié)構(gòu)的零件;
⑹使用高溫?zé)Y(jié)材料成型的零件,具有很好的強(qiáng)度和硬度等物理特性;
⑺難度一:零件表面粗糙,顆粒大,需要手工拋光表面;
⑻難度二:工程塑料類材料燒結(jié),需要維持工作區(qū)域的溫度場(chǎng)的平衡,并且溫度需要控制在150℃~200℃。
SLS也就是選擇性激光燒結(jié)成型法,它的原理是:
1)存儲(chǔ)粉末顆粒在左側(cè)的供料倉(cāng)內(nèi),打印時(shí)供粉倉(cāng)升降平臺(tái)向上升起,將高于打印平面的粉末用鋪粉滾筒推壓到打印平板上,形成一個(gè)很薄的粉層平面;
2)這時(shí)候激光束掃描系統(tǒng),會(huì)在粉層上根據(jù)切片CAD路徑進(jìn)行選擇性掃描,被掃描到的粉末顆粒會(huì)由于激光焦點(diǎn)的高溫而燒結(jié)在一起,而生成具有一定厚度的實(shí)體薄片,未掃描的區(qū)域仍然保持粉末狀;
3)一層燒結(jié)完成之后,打印平臺(tái)根據(jù)切高度下降,水平滾筒再次將粉末鋪平,然后再開(kāi)始新一層的燒結(jié),此時(shí)層與層之間也同時(shí)燒結(jié)在一起;
4)如此反復(fù),直至燒結(jié)完所有層面?;厥瘴幢粺Y(jié)的粉末,即可取出打印好的實(shí)體模型。
SLS工藝的原理及其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)
SLS工藝的優(yōu)點(diǎn),在和其他工藝進(jìn)行比較時(shí)會(huì)體現(xiàn)得非常明顯:
1)廣泛的成型材料。一般來(lái)說(shuō),任何加熱后能夠形成原子間粘結(jié)的粉末材料都可以作為它的成型材料;
2)可以打印任何復(fù)雜結(jié)構(gòu),包括鏤空結(jié)構(gòu),空心結(jié)構(gòu)等。過(guò)程與零件復(fù)雜程度無(wú)關(guān),制件的強(qiáng)度高;
3)材料利用率高,未燒結(jié)的粉末可 重復(fù)使用,材料浪費(fèi)少;
4)無(wú)須支撐結(jié)構(gòu),松散粉末起到支撐作用,降低打印前期模型處理難度;
5)SLS工藝可加工具有良好力學(xué)性能的標(biāo)準(zhǔn)塑料;
6)可加 工材料種類持續(xù)增加,在小批量生產(chǎn)中價(jià)格優(yōu)勢(shì)明顯。
美中不足的是,與相應(yīng)的注塑件相比,SLS工藝產(chǎn)品的性能并不完全一致,尤其是產(chǎn)品表面較為粗糙。