SLS打印工艺的原理、特点及应用

1989年，美国Texas大学的C. Deckard成功研制出选择性激光烧结成型法（Selective Laser Sintering，SLS），稍后组建DTM公司，DTM公司于2001年被3D Systems公司收购。

SLS工艺采用激光选择性地逐层烧结固体粉末，层层叠加得到所需要的零件。与SLA技术相比，SLS工艺使用的是红外激光束（如CO2激光器），材料由液态光敏树脂变成了塑料、蜡、陶瓷、金属及其复合物的粉末。SLS与DMLS技术（Direct Metal Laser Sintering，直接金属激光烧结）在本质上一样，但后者一般针对金属合金的加工。

一、SLS工艺的原理

选择性激光烧结成型法的原理如下图所示：1）粉末颗粒存储在左侧的供料仓内，打印时供粉仓升降平台向上升起，将高于打印平面的粉末通过铺粉滚筒推压至打印仓的打印平板上，形成一个很薄且平面的粉层；2）此时激光束扫描系统，会依据切片的二维CAD路径在粉层上进行选择性扫描，被扫描到的粉末颗粒会由于激光焦点的高温而烧结在一起，而生成具有一定厚度的实体薄片，未扫描的区域仍然保持原来的松散粉末状；3）一层烧结完成后，打印平台根据切片高度下降，水平滚筒再次将粉末铺平，然后再开始新一层的烧结，此时层与层之间也同时烧结在一起；4）如此反复，直至烧结完所有层面。移除并回收未被烧结的粉末，即可取出打印好的实体模型。

二、SLS工艺的优势、劣势

与其它3D打印方法相比，SLS工艺的优点非常明显：1）成型材料十分广泛。从理论上说，任何加热后能够形成原子间粘结的粉末材料都可以作为SLS的成型材料；2）可以打印任何复杂结构，包括镂空结构，空心结构等。过程与零件复杂程度无关，制件的强度高；3）材料利用率高，未烧结的粉末可重复使用，材料浪费少；4）无须支撑结构，松散粉末起到支撑作用，降低打印前期模型处理难度；5）SLS工艺可加工具有良好力学性能的标准塑料；6）可加工材料种类持续增加，在小批量生产中价格优势明显。

与相应的注塑件相比，SLS工艺产品的性能并不完全一致，尤其是产品表面较为粗糙。

SLS工艺几乎可以应用于各行各业中，不仅是在研发设计阶段的概念验证，同样适用于功能性手板的制作，终端零部件的生产，以及直接或间接地利用于各种快速铸造。目前该工艺在航空航天、家用电子、汽车制作、医疗辅助、工艺美术和灯饰等领域均有很广泛的应用。

三、SLS工艺应用范围

1）加工标准塑料的外观、装配、功能原型。

2）支撑零件，如夹具、固定装置等。

3）小批量生产。