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SLS粉末燒結成型
簡介
 
  粉末燒結成型(Selected Laser Sintering),簡稱SLS,采用紅外激光器對粉末材料(尼龍、尼龍玻纖、尼龍碳纖維、尼龍鋁粉、PS材料以及各種金屬材料包括:模具鋼、鈦合金、鋁合金以及CoCrMo合金、鐵鎳合金等)直接燒結成型的系統。代表: EOS的EOSINT M280、P395等,分別是全球領先的金屬成型和塑料成型設備。
 
工藝流程
 
 
  材料不同,具體的燒結工藝也有所不同。
 
  1)高分子粉末材料燒結工藝 其過程分為前處理、粉層燒結疊加以及后處理三個階段。 前處理:此階段主要完成模型的三維CAD造型,并經STL數據轉換后輸入到粉末激光燒結快速成型系統中。
 
  粉層激光燒結疊加:在這個階段,設備根據原型的結構特點,在設定的建造參數下,自動完成原型的逐層粉末燒結疊加過程。當所有疊層自動燒結疊加完成后,需要將原型在成型缸中緩慢冷卻至40℃以下,取出原型并進行后處理。 后處理:激光燒結后的PS原型件強度很弱,需要根據使用要求進行滲蠟或滲樹脂等補強處理。
 
  2)金屬零件間接燒結工藝 該工藝的過程主要分為三個階段:SLS原型件(綠件)的制作、粉末燒結件(褐件)的制作、金屬熔滲后處理。 SLS原型件的制作階段過程為CAD模型——分層切片——激光燒結(SLS)——RP原型(綠件),此階段的關鍵在于,如何選用合理的粉末配比和加工工藝參數實現原型件的制作。 “褐件”制作階段過程為二次燒結(800℃)——三次燒結(1080℃),此階段的關鍵在于,燒失原型件中的有機雜質獲得具有相對準確形狀和強度的金屬結構體。 金屬熔滲階段過程為二次燒結(800℃)——三次燒結(1080℃)——金屬熔滲——金屬件。此階段的關鍵在于,選用合適的熔滲材料及工藝,以獲得較致密的金屬零件。
 
  3)金屬零件直接燒結工藝 基于SLS工藝的金屬零件直接制造工藝流程為:CAD模型——分層切片——激光燒結(SLS)——RP原型零件——金屬件。
 
工藝優勢
 
  選擇性激光燒結工藝和其他快速成型工藝相比,其最大的獨特性就是能夠直接制作金屬制品,同時該工藝還具有如下一些優點:
 
  1)可采用多種材料。從原理上來說,這種方法可采用加熱時年度降低的任何粉末材料,通過材料或者各類含粘結劑的涂層顆粒制造出任何造型,適應不同的需要。
 
  2)制造工藝比較簡單。由于可用多種材料,選擇性激光燒結工藝按采用的原料不同,可以直接生產復雜形狀的原型、型腔模三維構件或部件及工具。
 
  3)高精度。依賴于使用的材料種類和粒徑、產品的幾何形狀和復雜程度,該工藝一般能達到工件整體范圍內±(0.05--2.5)mm的公差。當粉末粒徑為0.1mm以下時,成型后的原型精度可達±1%。
 
  4)無需支撐結構。和LOM工藝一樣,SLS工藝也無需設計支撐結構,疊層過程中出現的懸空層面可直接由未燒結的粉末來實現支撐。
 
  5)材料利用率高。由于該工藝過程不需要支撐結構,也不像LOM工藝那樣出現許多廢料,也不需要制作基底支撐,所以該工藝方法在常見的幾種快速成型工藝中,材料利用率是最高的,可以認為是100%。SLS工藝中使用的多數粉末的價格較便宜,所以SLS模型的成本相比較來看也是較低的。
 
  6)生產周期短。從CAD設計到零件的加工完成只需幾小時到幾十小時,整個生產過程數字化,可隨時修正、隨時制造。這一特點使其特別適合于新產品的開發。
 
  7)與傳統工藝方法相結合,可實現快速鑄造、快速模具制造、小批量零件輸出等功能,為傳統制造方法注入新的活力。
 
  8)應用面廣。由于成型材料的多樣化,使得SLS工藝適合于多種應用領域,如原型設計驗證、模具母模、精鑄熔模、鑄造型殼和型芯等。
 
應用領域
 
產品外觀設計認證,高精度模具、注塑模具異形熱流道的快速制作。
 
精密金屬部件的直接制造,模型論證試驗,防火部件直接制造,夾具等。
 
人體植入物,牙齒,頭蓋骨修復,假肢等,醫療器械研發等。
 
新產品開發,樣件驗證。
 
文化、創意、服飾、家居用品等領域的創意設計與展示等。
 
案例
 
塑料尼龍粉末燒結
   
 
金屬粉末燒結
   
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