什么是选择性激光烧结 3D 打印？

选择性激光烧结是一种增材制造技术，通过高功率激光将聚合物粉末的小颗粒烧结成3D三维结构；因此，这也被称为选择性激光烧结 3D 打印或 SLS 3D 打印。

什么是选择性激光烧结 (SLS)？SLS打印？
SLS打印技术原理
SLS技术的优势
SLS 打印操作
SLS印刷的特点
SLS打印的应用

什么是选择性激光烧结 (SLS)？SLS打印？

选择性激光烧结 (SLS) 是一种增材制造 (AM) 技术。选择性激光烧结工艺以激光为能量，通过红外线激光束制造塑料、蜡、陶瓷、金属或其他复合粉末。在加工平台上，计算机根据设计好的3D模型图分析切片层，坐标路径数据，以点、线、面，逐层扫描需要成型的部分。

SLS 3D打印具有成本低、产能高、材料生产成熟稳定等优点。广泛用于快速打样和定制化小批量生产。SLS 3D打印机械、材料和软件正在快速进步和发展。

SLS打印技术原理

选择性激光烧结（SLS）技术主要利用粉末材料在激光照射下高温烧结的基本原理。它采用电脑控制光源定位装置实现精确定位，然后逐层烧结、搭建。

SLS 的工作过程类似于 3DP，基于粉末床。不同之处在于，3DP 使用粘合剂来粘合粉末，而 SLS 使用红外激光来烧结粉末。首先用粉辊铺上一层粉料，通过印刷设备中的恒温装置将其加热到刚好低于粉料烧结点的温度，然后将激光束照射在粉层上，使辐照粉末。温度升高到熔点以上，与下面的成形件烧结结合。当一层烧结完成后，印刷平台下降层厚的高度，撒粉系统将新的粉末材料撒在印刷平台上，然后控制激光束再次照射进行烧结等。

SLS技术的优势

可以使用范围广泛的材料。可以使用的材料包括尼龙和聚苯乙烯等聚合物，铁、钛等金属、合金、陶瓷、覆膜砂等。
成型效率高。由于SLS技术不会将粉末完全熔化，只是将其烧结，所以制造速度很快。
材料利用率高。未烧结材料可重复使用，材料浪费少，成本低。
不需要支持。由于未烧结的粉末可以支撑模型的腔体和悬臂，因此不需要像FDM和SLA工艺那样设计额外的支撑结构，可以直接生产形状复杂的原型和组件。
应用广泛。由于成型材料的多样化，可采用不同的成型材料制成不同用途的烧结件，可用于制造原型设计模型、模具母模、精密铸造熔模、铸壳、型芯等。

SLS 打印操作

打印：粉末会在粉罐顶部的平台上走成薄薄的一层。打印机将粉末预热到略低于原材料熔点的温度，使激光在跟踪模型固化零件时更容易瞄准特定区域。激光扫描 3D 模型的横截面并将粉末加热到刚好低于熔点或恰好等于熔点。颗粒被烧结并熔合以进一步形成固体部分。未烧结的粉末在打印过程中可以作为物体的支撑物，因此不需要特殊的支撑结构。然后，平台会掉一层到模塑粉罐中，大约50-200微米，然后不断重复这个过程，直到物体完成。
冷却：打印完成后，成型粉罐需要在打印机内外进行轻微冷却，以确保最佳的机械性能，避免零件翘曲。
后处理：将成品从模粉罐中取出，分离，去除多余的粉料。粉末可以回收利用，物体可以通过喷砂机等设备进行进一步的后处理。

SLS打印材料：

选择性激光烧结最常用的材料是尼龙。尼龙因其轻便、强度和柔韧性而成为一种流行的工程热塑性塑料。尼龙对冲击、化学品、热、紫外线、水和污垢相对稳定，因此非常适合快速成型和生产。

尼龙是属于聚酰胺家族的合成热塑性聚合物。SLS常用的尼龙有尼龙11和尼龙12，或称PA11和PA12。PA是聚酰胺的缩写，数字代表材料中的碳原子数。两者的材料特性相似。PA11 的柔韧性和抗冲击性略强，而 PA12 更坚固、更耐磨且具有生物相容性。

SLS印刷的特点

典型的 SLS 打印部件的孔隙率约为 30%。孔隙率赋予 SLS 零件独特的颗粒状表面光洁度。这也意味着SLS零件可以吸水，因此可以很容易地在热水浴中染成各种颜色，如果要在潮湿的环境中使用，则需要进行特殊的后处理。

SLS打印的应用

快速原型制作：SLS工艺可以快速制造模型，从而缩短从设计到看到成品的时间，让客户更快速直观地看到最终产品的原型。
新材料的制备与研发：SLS技术可用于开发一些新兴的粉末颗粒，以增强复合材料的强度。
小批量、特殊零件的制造加工：当满足一些小批量、特殊零件的制造要求时，采用传统方法制造的成本往往较高，而SLS技术的使用快速有效地解决了这一问题，从而降低了成本.
快速模具和工具制造：随着技术水平的提高，SLS 3D打印制造的部分零件可以直接用作模具。
逆向工程：利用三维扫描技术等技术，SLS 3D打印可以对没有图纸和CAD模型的原始零件进行加工，根据最终零件建立原型CAD模型，从而实现逆向工程应用。
医疗应用：SLS工艺制造的零件具有一定的孔隙率，可用于人造骨制造。临床研究证明，这种人造骨具有更好的生物相容性。