3D打印技術(shù)之SLS選擇性激光燒結(jié)工藝（Selective Laser Sintering）

　　　選擇性激光燒結(jié)工藝（Selective Laser Sintering，SLS），該工藝最早是由美國(guó)德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的C.R.Dechard于1989年在其碩士論文中提出的，隨后C.R.Dechard創(chuàng)立了DTM公司并于1992年發(fā)布了基于SLS技術(shù)的工業(yè)級(jí)商用3D打印機(jī)Sinterstation。
　　　二十年多年來(lái)奧斯汀分校和DTM公司在SLS工藝領(lǐng)域投入了大量的研究工作，在設(shè)備研制和工藝、材料開(kāi)發(fā)上都取得了豐碩的成果。德國(guó)的EOS公司針對(duì)SLS工藝也進(jìn)行了大量的研究工作并且已開(kāi)發(fā)出一系列的工業(yè)級(jí)SLS快速成型設(shè)備，在2012年的歐洲模具展上EOS公司研發(fā)的3D打印設(shè)備大放異彩。
　　　在國(guó)內(nèi)也有許多科研單位開(kāi)展了對(duì)SLS工藝的研究，如南京航空航天大學(xué)、中北大學(xué)、華中科技大學(xué)、武漢濱湖機(jī)電產(chǎn)業(yè)有限公司、北京隆源自動(dòng)成型有限公司、湖南華曙高科等。
　　　SLS工藝使用的是粉末狀材料，激光器在計(jì)算機(jī)的操控下對(duì)粉末進(jìn)行掃描照射而實(shí)現(xiàn)材料的燒結(jié)粘合，就這樣材料層層堆積實(shí)現(xiàn)成型，如圖所示為SLS的成型原理：

　　　選擇性激光燒結(jié)加工的過(guò)程先采用壓輥將一層粉末平鋪到已成型工件的上表面，數(shù)控系統(tǒng)操控激光束按照該層截面輪廓在粉層上進(jìn)行掃描照射而使粉末的溫度升至熔化點(diǎn)，從而進(jìn)行燒結(jié)并于下面已成型的部分實(shí)現(xiàn)粘合。
　　　當(dāng)一層截面燒結(jié)完后工作臺(tái)將下降一個(gè)層厚，這時(shí)壓輥又會(huì)均勻地在上面鋪上一層粉末并開(kāi)始新一層截面的燒結(jié)，如此反復(fù)操作直接工件完全成型。
        SLS成型過(guò)程也是基于離散一堆積原理。其主要設(shè)備由激光器及光路系統(tǒng)、加工腔、工作臺(tái)、升降缸和鋪粉裝置等組成。 首先建立待加工制品的CAD模型，或通過(guò)逆向工程得到的三維 實(shí)體圖像文件，并將其轉(zhuǎn)化為STL格式，再用專用的分層切片 軟件將零件模型處理成一系列的給定厚度的有序截面層，并將上述截面層的二維數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)控制的激光器。激光器在計(jì)算機(jī)控制下按零件截面輪廓信息對(duì)粉末進(jìn)行加熱燒結(jié)到接近完全熔化狀態(tài)，隨之冷卻凝固為固體層。重復(fù)上述過(guò)程，一層又一層的粉末被鋪設(shè)和燒結(jié)，直至最終形成所需的三維實(shí)體原型。
　　　在成型的過(guò)程中，未經(jīng)燒結(jié)的粉末對(duì)模型的空腔和懸臂起著支撐的作用，因此SLS成型的工件不需要像SLA成型的工件那樣需要支撐結(jié)構(gòu)。SLS工藝使用的材料與SLA相比相對(duì)豐富些，主要有石蠟、聚碳酸酯、尼龍、纖細(xì)尼龍、合成尼龍、陶瓷甚至還可以是金屬。
　　　當(dāng)工件完全成型并完全冷卻后，工作臺(tái)將上升至原來(lái)的高度，此時(shí)需要把工件取出使用刷子或壓縮空氣把模型表層的粉末去掉。
　　　SLS工藝支持多種材料，成型工件無(wú)需支撐結(jié)構(gòu)，而且材料利用率較高。盡管這樣SLS設(shè)備的價(jià)格和材料價(jià)格仍然十分昂貴，燒結(jié)前材料需要預(yù)熱，燒結(jié)過(guò)程中材料會(huì)揮發(fā)出異味，設(shè)備工作環(huán)境要求相對(duì)苛刻。