選擇性激光燒結(jié)(SLS)是一種強大的3D打印技術(shù),屬于粉末床融合工藝系列,可以生產(chǎn)高精度和耐用的零件,可以直接用于最終用途、小批量生產(chǎn)或手板樣件。在SLS設(shè)備打印過程中,使用大功率激光將塑料粉末的小顆粒熔合成所需的三維形狀。激光通過掃描粉末床表面的三維數(shù)據(jù)截面來選擇性地融合粉末材料。掃描每一個截面后,將粉末床降低一層厚度,在其上加一層新的材料,重復(fù)選擇性激光燒結(jié)過程,直到零件完成。
SLS 3D打印既可用于功能聚合物組件的原型設(shè)計,又可用于小型生產(chǎn)運行,因為它具有很高的設(shè)計自由度,高精度,并生產(chǎn)具有良好且一致的機械性能的零件。
SLS工藝打印過程
一、首先將粉倉和構(gòu)建區(qū)域加熱到接近材料熔融溫度,鋪一層粉末材料。
二、再使用激光在該層截面上掃描,使粉末溫度升至熔化點,并選擇性地燒結(jié)需要打印的區(qū)域,形成粘接。
三、燒結(jié)完成后,構(gòu)建平臺向下移動,刮刀再鋪上一層粉末材料,重復(fù)步驟二的內(nèi)容,直至完成整個模型成型。
四、打印完成后,成形倉冷卻(一般溫度低于40度以下),可以開始取出零件,并做后續(xù)處理。
SLS工藝的特征
SLS的主要優(yōu)勢在于它不需要支持結(jié)構(gòu)。未燒結(jié)的粉末為零件提供了所有必要的支撐。因此,SLS可用于創(chuàng)建自由幾何形狀,只要是在打印工藝的參數(shù)范圍之內(nèi),設(shè)計師可以隨心所欲的施展才華,不必擔心制造的問題。
在使用SLS進行打印時,尤其是對于小批量生產(chǎn),充分利用整個構(gòu)建體積,提高打印占倉比(打印產(chǎn)品在整個打印倉中所占的體積比率)非常重要。根據(jù)打印產(chǎn)品的排布需求,確定了最大的打印高度后,無論打印控件內(nèi)有多少數(shù)量的打印產(chǎn)品,都將花費大約相同的時間打印。這是因為每一層的鋪粉速度決定了總的打印時間(激光掃描非常迅速地發(fā)生),并且機器將不得不循環(huán)經(jīng)過相同數(shù)量的層。
因此,對于一個做SLS工藝3D打印服務(wù)的工廠而言,能夠有用大量的訂單,并將訂單產(chǎn)品盡可能的優(yōu)化組合在同一個打印倉內(nèi)進行生產(chǎn),將極大的降低打印成本,提高打印速度(減少等單、湊單的時間,快速開機生產(chǎn))。白令三維的互聯(lián)網(wǎng)接單平臺和AI派單、拼單系統(tǒng)很好地解決了這個問題,以最優(yōu)性價比為客戶提供綜合解決方案。
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SLS工藝的輕量化設(shè)計考量
由于SLS不需要支撐材料,因此帶有中空部分的零件可以輕松,準確地打印。
中空部分因為使用的材料更少,可減少零件的重量和成本,這一點在航空航天方面尤為重要。因此,在零件的設(shè)計過程中,或打印之前對數(shù)據(jù)的處理過程中,需要考慮好粉末的逃逸孔,以從組件內(nèi)部除去未燒結(jié)的粉末(燒結(jié)過程中起到支撐作用)。建議在您的設(shè)計中添加至少2個最小5 mm直徑的逸出孔。
若需要較強的剛度,則零件必須完全實心打印。另一種選擇是做一個空心設(shè)計,省去逃逸孔。這樣,緊密堆積的粉末將被截留在零件中,從而增加其質(zhì)量并提供一些額外的支撐以抵抗機械負載,而不會影響制造時間。可以將內(nèi)部蜂窩狀網(wǎng)格結(jié)構(gòu)添加到中空的內(nèi)部,以進一步提高組件的剛度。
SLS工藝的優(yōu)點和局限性:
主要優(yōu)點:
(1)SLS零件具有良好的各向同性機械性能,使其成為功能零件和原型的理想選擇。
(2)SLS不需要任何支撐,可以輕松生產(chǎn)具有復(fù)雜幾何形狀的設(shè)計。
(3)SLS的制造能力非常適合中小批量生產(chǎn)。
主要缺點:
(1)如果需要光滑的表面或水密性,SLS零件的表面粗糙度和內(nèi)部孔隙率可能需要后期處理。
(2)大平面和小孔不能用SLS精確打印,因為它們?nèi)菀茁N曲和過篩。