SLS 選擇性激光燒結:影響最為深遠的3D打印技術(4)
高分子材料的燒結
在高分子材料中,經常使用的材料包括聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯粉(PS)、ABS、尼龍(PA)、尼龍與玻璃纖維的混合物、蠟等。高分子材料具有較低的成形溫度,燒結所需的激光功率小,熔融黏度較高,沒有金屬粉末燒結時較難克服的“球化”效應,因此,高分子粉末是目前應用最多也是應用最成功的SLS材料。
尼龍材料因具有強度高、耐磨性好、易于加工等優點使其在SLS 3D打印領域得到了廣泛應用。同時,可以在尼龍材料中加入玻璃微珠、碳纖維等材料,從而提高尼龍的機械性能、耐磨性能、尺寸穩定性能和抗熱變形性能。
SLS激光燒結的尼龍工業制件(圖片來源:華曙高科)
DTM公司的DuraForm PA尼龍材料打印的工業制件(圖片來源:3D Systems)
DTM公司的CastForm(聚苯乙烯粉末)材料打印的工業制件(圖片來源:3D Systems)
目前,國外已商品化的SLS高分子粉末材料主要有:
1. DuraForm PA(尼龍粉末,美國DTM公司),其熱穩定性、化學穩定性優良。
2. DuraForm GF(添加玻璃珠的尼龍粉末,美國DTM公司),其熱穩定性、化學穩定性優良,尺寸精度高。
3. Polycarbonate(聚碳酸酯粉末,美國DTM公司),其熱穩定性良好,可用于精密鑄造。
4. CastForm(聚苯乙烯粉末,美國DTM公司),需要用鑄造蠟處理,以提高制件的強度和表面粗糙度,可用于失蠟制造工藝。
5. Somos 201(彈性體高分子粉末,DSM Somos公司),其類似橡膠產品,具有很高柔性。
具體而言,SLS的應用可大體歸納為六個方面
1. 快速原型制造。。SLS工藝能夠快速制造模型,從而縮短從設計到看到成品的時間,可以使客戶更加快速、直觀的看到最終產品的原型。
2. 新型材料的制備及研發。采用SLS工藝可以研制一些新興的粉末顆粒以加強復合材料的強度。
3. 小批量、特殊零件的制造加工。當遇到一些小批量、特殊零件的制造需求時,利用傳統方法制造往往成本較高,而利用SLS工藝可以快速有效的解決這個問題,從而降低成本。
4. 快速模具和工具制造。目前,隨著工藝水平的提高,SLS制造的部分零件可以直接作為模具使用。
5. 逆向工程。利用三維掃描工藝等技術,可以利用SLS工藝在沒有圖紙和CAD模型的條件下按照原有零件進行加工,根據最終零件構造成原型的CAD模型,從而實現逆向工程應用。
6. 在醫學上的應用。由于SLS工藝制造的零件具有一定的孔隙率,因此可以用于人工骨骼制造,已經有臨床研究證明,這種人工骨骼的生物相容性較好。
利用SLS工藝制成的組織工程骨支架材料(圖片來源:3dprint.com)
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