选择性激光烧结(SLS)是一种强大的3D打印技术,属于粉末床融合工艺系列,可以生产高精度和耐用的零件,可以直接用于最终用途、小批量生产或手板样件。在SLS设备打印过程中,使用大功率激光将塑料粉末的小颗粒熔合成所需的三维形状。激光通过扫描粉末床表面的三维数据截面来选择性地融合粉末材料。扫描每一个截面后,将粉末床降低一层厚度,在其上加一层新的材料,重复选择性激光烧结过程,直到零件完成。
SLS 3D打印既可用于功能聚合物组件的原型设计,又可用于小型生产运行,因为它具有很高的设计自由度,高精度,并生产具有良好且一致的机械性能的零件。
SLS工艺打印过程
一、首先将粉仓和构建区域加热到接近材料熔融温度,铺一层粉末材料。
二、再使用激光在该层截面上扫描,使粉末温度升至熔化点,并选择性地烧结需要打印的区域,形成粘接。
三、烧结完成后,构建平台向下移动,刮刀再铺上一层粉末材料,重复步骤二的内容,直至完成整个模型成型。
四、打印完成后,成形仓冷却(一般温度低于40度以下),可以开始取出零件,并做后续处理。
SLS工艺的特征
SLS的主要优势在于它不需要支持结构。未烧结的粉末为零件提供了所有必要的支撑。因此,SLS可用于创建自由几何形状,只要是在打印工艺的参数范围之内,设计师可以随心所欲的施展才华,不必担心制造的问题。
在使用SLS进行打印时,尤其是对于小批量生产,充分利用整个构建体积,提高打印占仓比(打印产品在整个打印仓中所占的体积比率)非常重要。根据打印产品的排布需求,确定了最大的打印高度后,无论打印控件内有多少数量的打印产品,都将花费大约相同的时间打印。这是因为每一层的铺粉速度决定了总的打印时间(激光扫描非常迅速地发生),并且机器将不得不循环经过相同数量的层。
因此,对于一个做SLS工艺3D打印服务的工厂而言,能够有用大量的订单,并将订单产品尽可能的优化组合在同一个打印仓内进行生产,将极大的降低打印成本,提高打印速度(减少等单、凑单的时间,快速开机生产)。白令三维的互联网接单平台和AI派单、拼单系统很好地解决了这个问题,以最优性价比为客户提供综合解决方案。
选择性激光烧结(SLS)插图
SLS工艺的轻量化设计考量
由于SLS不需要支撑材料,因此带有中空部分的零件可以轻松,准确地打印。
中空部分因为使用的材料更少,可减少零件的重量和成本,这一点在航空航天方面尤为重要。因此,在零件的设计过程中,或打印之前对数据的处理过程中,需要考虑好粉末的逃逸孔,以从组件内部除去未烧结的粉末(烧结过程中起到支撑作用)。建议在您的设计中添加至少2个最小5 mm直径的逸出孔。
若需要较强的刚度,则零件必须完全实心打印。另一种选择是做一个空心设计,省去逃逸孔。这样,紧密堆积的粉末将被截留在零件中,从而增加其质量并提供一些额外的支撑以抵抗机械负载,而不会影响制造时间。可以将内部蜂窝状网格结构添加到中空的内部,以进一步提高组件的刚度。
SLS工艺的优点和局限性:
主要优点:
(1)SLS零件具有良好的各向同性机械性能,使其成为功能零件和原型的理想选择。
(2)SLS不需要任何支撑,可以轻松生产具有复杂几何形状的设计。
(3)SLS的制造能力非常适合中小批量生产。
主要缺点:
(1)如果需要光滑的表面或水密性,SLS零件的表面粗糙度和内部孔隙率可能需要后期处理。
(2)大平面和小孔不能用SLS精确打印,因为它们容易翘曲和过筛。