SLS快速成型系统
SLS快速成型系统简介:
选择性激光烧结(Selective Laser Sintering,SLS)快速成型技术又称为选区激光烧结技术。该工艺方法最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989年在其硕士论文中提出的,稍后组建成DTM公司,于1992年开发了基于SLS的商业成型机(Sinterstation)。十几年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备的研制和工艺、材料开发上取得了丰硕的成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。
在国内,也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学(武汉把滨湖机电产业有限责任公司)、南京航空航天大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果和系列的商品化设备…
SLS工艺是利用粉末材料(金属粉末或非金属粉末)在激光照射下烧结的原理,在计算机控制下层层堆积成型.SLS的原理与SLA十分相象,主要区别在于所使用的材料及其形状不同.SLA所用的材料是液态的紫外光敏可凝固树脂,而SLS则使用粉状的材料.使用粉末材料是该项技术的主要优点之一,因为理论上任何可熔的粉末都可以用来制造模型,这样的模型可以用做真实的原型制件。
选择性激光烧结工艺的基本原理:
选择性激光烧结加工过程是采用铺粉辊将一层粉末材料平铺在已成型零件的上表面,并加热至恰好低于该粉末烧结点的某一温度,控制系统控制激光束按照该层的截面轮廓在粉层上扫描,是粉末的温度升至融化点,进行烧结并与下面已成型的部分实现粘接。当一层截面烧结完后,工作台下降一个层的厚度,铺料辊又在上面铺上一层均匀密实的粉末,进行新一层截面的烧结,直至完成整个模型。在成型过程中,未经烧结的粉末对模型的空腔和悬臂部分起着支撑作用,不必象SLA工艺那样另行生成支撑工艺结构。SLS使用的激光器是CO2激光器,使用的原料有蜡、聚碳酸酯、尼龙、纤细尼龙、合成尼龙、金属,已及一些发展中的物料。
当实体构建完成并在原型部分充分冷却后,粉末块上升至初始的位置,将其拿出并放置到后处理工作台上,用刷子刷去表面粉末,露出加工件,其余残留的粉末可用压缩空气除去。
选择性激光烧结工艺的特点:
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。从原理上说,这种方法可采用加热时粘度降低的任何粉末材料,通过材料或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。例如,制造概念原型,可安装为最终产品模型的概念原型,蜡模铸造模型及其他少量母模生产,直接制造金属注塑模等。
(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,该工艺一般能够到达工件整体范围内?(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。SLS工艺无需设计支撑结构,叠层过程中出现的悬空层面可直接有未烧结的粉末来实现支撑。
(5)材料利用率高。由于SLS工艺过程不需要支撑结构,也不象LOM工艺那样出现许多工艺废料,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,可以人为是100%。SLS工艺中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。