3D打印技術之SLS選擇性激光燒結工藝（Selective Laser Sintering）

　　　選擇性激光燒結工藝（Selective Laser Sintering，SLS），該工藝最早是由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的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技術的工業(yè)級商用3D打印機Sinterstation。
　　　二十年多年來奧斯汀分校和DTM公司在SLS工藝領域投入了大量的研究工作，在設備研制和工藝、材料開發(fā)上都取得了豐碩的成果。德國的EOS公司針對SLS工藝也進行了大量的研究工作并且已開發(fā)出一系列的工業(yè)級SLS快速成型設備，在2012年的歐洲模具展上EOS公司研發(fā)的3D打印設備大放異彩。
　　　在國內(nèi)也有許多科研單位開展了對SLS工藝的研究，如南京航空航天大學、中北大學、華中科技大學、武漢濱湖機電產(chǎn)業(yè)有限公司、北京隆源自動成型有限公司、湖南華曙高科等。
　　　SLS工藝使用的是粉末狀材料，激光器在計算機的操控下對粉末進行掃描照射而實現(xiàn)材料的燒結粘合，就這樣材料層層堆積實現(xiàn)成型，如圖所示為SLS的成型原理：

　　　選擇性激光燒結加工的過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行掃描照射而使粉末的溫度升至熔化點，從而進行燒結并于下面已成型的部分實現(xiàn)粘合。
　　　當一層截面燒結完后工作臺將下降一個層厚，這時壓輥又會均勻地在上面鋪上一層粉末并開始新一層截面的燒結，如此反復操作直接工件完全成型。
        SLS成型過程也是基于離散一堆積原理。其主要設備由激光器及光路系統(tǒng)、加工腔、工作臺、升降缸和鋪粉裝置等組成。 首先建立待加工制品的CAD模型，或通過逆向工程得到的三維 實體圖像文件，并將其轉化為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)傳送給計算機控制的激光器。激光器在計算機控制下按零件截面輪廓信息對粉末進行加熱燒結到接近完全熔化狀態(tài)，隨之冷卻凝固為固體層。重復上述過程，一層又一層的粉末被鋪設和燒結，直至最終形成所需的三維實體原型。
　　　在成型的過程中，未經(jīng)燒結的粉末對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構。SLS工藝使用的材料與SLA相比相對豐富些，主要有石蠟、聚碳酸酯、尼龍、纖細尼龍、合成尼龍、陶瓷甚至還可以是金屬。
　　　當工件完全成型并完全冷卻后，工作臺將上升至原來的高度，此時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，成型工件無需支撐結構，而且材料利用率較高。盡管這樣SLS設備的價格和材料價格仍然十分昂貴，燒結前材料需要預熱，燒結過程中材料會揮發(fā)出異味，設備工作環(huán)境要求相對苛刻。