SLS技術是高端制造領域普遍應用的技術。最初由美國德克薩斯大學的研究生C.R. Dechard提出，并于1989年研制成功。憑借這一核心技術，他組建了DTM公司，之后一直成為SLS技術的主要領導企業，直到2001年被3D Systems公司完整收購。幾十年來，德克薩斯大學的DTM公司的科研人員在SLS領域做了大量的研究工作，并在設備研制、工藝和材料研發上取得了豐碩的成果。

國內方面，已有多家單位開展了對SLS的相關研究工作，如華中科技大學、南京航空航天大學、西北工業大學、以及北京和湖南的3D打印企業，取得了許多重大成果。今天就跟你分享3D打印領域中的SLS技術。

1 SLS原理

選擇性激光燒結（Selective Laser Sintering, SLS）技術由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R. Dechard發明，主要是利用粉末材料在激光照射下高溫燒結的基本原理，通過計算機控制光源定位裝置實現精確定位，然后逐層燒結堆積成型。

SLS的工作過程與3DP相似，都是基于粉末床進行的，區別在于3DP是通過噴射粘結劑來粘結粉末，而SLS是利用紅外激光燒結粉末。先用鋪粉滾軸鋪一層粉末材料，通過打印設備里的恒溫設施將其加熱至恰好低于該粉末燒結點的某一溫度，接著激光束在粉層上照射，使被照射的粉末溫度升至熔化點之上，進行燒結并與下面已制作成形的部分實現黏結。當一個層面完成燒結之后，打印平臺下降一個層厚的高度，鋪粉系統為打印平臺鋪上新的粉末材料，然后控制激光束再次照射進行燒結，如此循環往復，層層疊加，直至完成整個三維物體的打印工作。

SLS激光燒結成型工藝原理圖（圖片來源：南極熊）

SLS工藝原理

激光燒結技術是成型原理最復雜，條件最高，設備及材料成本最高的3D打印技術之一，但也是目前對3D打印技術發展影響最為深遠的技術。從理論上來說，任何加熱后能夠形成原子間黏結的粉末材料都可以被用來作為SLS的成型材料，目前，已可成熟運用于SLS設備打印的材料主要有石蠟、尼龍、金屬、陶瓷粉末和它們的復合材料。

SLS打印內部演示

2 SLS優勢&技術限制

SLS優勢：

1．可使用材料廣泛。可使用的材料包括尼龍、聚苯乙烯等聚合物，鐵、鈦、合金等金屬、陶瓷、覆膜砂等；

2．成型效率高。由于SLS技術并不完全熔化粉末，而僅是將其燒結，因此a制造速度快；

3．材料利用率高。未燒結的材料可重復使用，材料浪費少，成本較低；

4．無需支撐。由于未燒結的粉末可以對模型的空腔和懸臂部分起支撐作用，不必像FDM和SLA工藝那樣另外設計支撐結構，可以直接生產形狀復雜的原型及部件；

5．應用面廣。由于成型材料的多樣化，可以選用不同的成型材料制作不同用途的燒結件，可用于制造原型設計模型、模具母模、精鑄熔模、鑄造型殼和型芯等。

SLS技術限制：

1. 原材料價格及采購維護成本都較高。

2. 機械性能不足。SLS成型金屬零件的原理是低熔點粉末粘結高熔點粉末，導致制件的孔隙度高，機械性能差，特別是延伸率很低，很少能夠直接應用于金屬功能零件的制造。

3. 需要比較復雜的輔助工藝。由于SLS所用的材料差別較大，有時需要比較復雜的輔助工藝，如需要對原料進行長時間的預處理（加熱）、造成完成后需要進行成品表面的粉末清理等。

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