3D打印成型工藝及材料3D打印技術(shù)研究所第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料3D打印成型工藝及材料3D打印技術(shù)研究所第3章選區(qū)激光燒結(jié)12

成型原理及工藝

成型系統(tǒng)3

概述14

成型材料第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料

成型影響因素56

典型應(yīng)用2成型原理及工藝成型系統(tǒng)3概述142

選區(qū)激光燒結(jié)（SelectedLaserSintering，SLS）又稱選擇性激光燒結(jié)，是一種采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀零件的工藝。塑料、石蠟、金屬、陶瓷等受熱后能夠粘結(jié)的粉末都可以作為SLS的原材料。第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料選區(qū)激光燒結(jié)（SelectedLaserSinter33.1概述

SLS思想是由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Dechard于1986年首先提出的。DTM公司(后被3DSystems公司收購)于1992年推出了Sinterstation2000系列商品化SLS成型機(jī)。EOS公司于1994年推出3個(gè)系列的SLS成型機(jī)：EOSINTP用于燒結(jié)熱塑性塑料粉末，制造塑料功能件及熔模鑄造和真空鑄造的原型;EOSINTM用于金屬粉末的直接燒結(jié)，制造金屬模具和金屬零件;EOSINTS用于直接燒結(jié)樹脂砂，制造復(fù)雜的鑄造砂型和砂芯。3.1概述SLS思想是由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校43.1概述3DSystemsiPro系列SLSEOSFORMIGAP110激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)3.1概述3DSystemsiPro系列SLS53.2成型原理及工藝2

成型工藝

工藝特點(diǎn)3

成型原理13.2成型原理及工藝2成型工藝工藝特點(diǎn)363.2.1成型原理燒結(jié)過程中能量給予過程示意圖

選區(qū)激光燒結(jié)工藝使用的材料一般有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。要使粉末直接SLS成型順利進(jìn)行，必須使得一層粉末材料全部或局部熔化，并和基體粘結(jié)且該層的表面不發(fā)生汽化現(xiàn)象。3.2.1成型原理燒結(jié)過程中能量給予過程示意圖選73.2.1成型原理金屬粉末由高熔點(diǎn)金屬粉末和低熔點(diǎn)金屬粉末混合而成。雙組元法燒結(jié)后的零件機(jī)械強(qiáng)度較低，需進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)液相燒結(jié)的零件相對密度可大于80%，零件的機(jī)械強(qiáng)度也很高。雙組元法金屬粉末實(shí)際上是一種金屬組元與有機(jī)粘結(jié)劑的混合物，有機(jī)粘結(jié)劑的含量約為1%。燒結(jié)后的零件孔隙率約達(dá)45%，強(qiáng)度也不是很高，需要進(jìn)一步加工。間接法金屬粉末為單一的金屬組元。直接法得到的零件再經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)工藝處理，可使零件的最終相對密度達(dá)99.9%，但直接法的主要缺點(diǎn)是工作速度比較慢。直接法3.2.1成型原理金屬粉末由高熔點(diǎn)金屬粉末和低熔點(diǎn)金屬粉83.2.2成型工藝選區(qū)激光燒結(jié)工藝成型過程3.2.2成型工藝選區(qū)激光燒結(jié)工藝成型過程93.2.2成型工藝

SLS后處理

（1）高溫?zé)Y(jié)

將SLS成型件放入溫控爐中，先在一定溫度下脫掉黏接劑，然后再升高溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。（2）熱等靜壓燒結(jié)

熱等靜壓燒結(jié)將高溫和高壓同時(shí)作用于坯體，能夠消除坯體內(nèi)部的氣孔，提高制件的密度和強(qiáng)度。（3）熔浸

熔浸是將坯體浸沒在一種低熔點(diǎn)的液態(tài)金屬中，金屬液在毛細(xì)管力作用下沿著坯體內(nèi)部的微小孔隙緩慢流動(dòng)，最終將孔隙完全填充。（4）浸漬

浸漬和熔浸相似，所不同的是浸漬是將液態(tài)非金屬物質(zhì)浸入多孔的激光區(qū)燒結(jié)坯體的孔隙內(nèi)。3.2.2成型工藝SLS后處理10

SLS成型工藝優(yōu)點(diǎn)：可采用多種材料?？芍圃於喾N原型。高精度。無須支撐結(jié)構(gòu)。材料利用率高。

SLS成型工藝缺點(diǎn):表面粗糙。燒結(jié)過程有異味。有時(shí)輔助工藝較復(fù)雜。3.2.3工藝特點(diǎn)SLS成型工藝優(yōu)點(diǎn)：可采用多種材料。3.2.3工藝特113.3成型系統(tǒng)振鏡式掃描SLS系統(tǒng)

SLS系統(tǒng)一般由高能激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、供粉及鋪粉系統(tǒng)等組成。3.3成型系統(tǒng)振鏡式掃描SLS系統(tǒng)SLS系統(tǒng)一般123.3.1光學(xué)掃描系統(tǒng)振鏡式激光掃描原理直線導(dǎo)軌掃描原理3.3.1光學(xué)掃描系統(tǒng)振鏡式激光掃描原理直線導(dǎo)軌掃描原理133.3.2供粉及鋪粉系統(tǒng)供粉及鋪粉系統(tǒng)

鋪粉過程可以概括為:燒結(jié)槽下降一個(gè)層厚，同時(shí)供粉槽上升一定高度。鋪粉裝置自右向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鋪粉滾筒正向轉(zhuǎn)動(dòng)，鋪粉裝置運(yùn)動(dòng)至程序設(shè)定的終點(diǎn)。鋪粉滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，鋪粉裝置自左向右運(yùn)動(dòng)，按程序設(shè)定的距離返回原位。3.3.2供粉及鋪粉系統(tǒng)供粉及鋪粉系統(tǒng)鋪粉過程143.4成型材料

SLS技術(shù)是一種基于粉床的增材制造技術(shù)，以粉末作為成型材料，所使用的成型材料十分廣泛，從理論上講，任何被激光加熱后能夠在粉粒間形成原子間連接的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。但是粉末材料的特性對SLS制件的性能影響較大，其中粒徑、粒徑分布及形狀等最為重要。3.4成型材料SLS技術(shù)是一種基于粉床的增材制造15粒徑特性1粒徑減小，表面光潔度和成型精度提高；粉末平均粒徑越小，燒結(jié)速率越大，燒結(jié)件的強(qiáng)度越高。3.4.1粉末特性粒徑特性13.4.1粉末特性16粒徑分布特性2

指用簡單的表格、繪圖和函數(shù)形式表示粉末顆粒群粒徑的分布狀態(tài)。增加粉床密度的一個(gè)方法是將幾種不同粒徑的粉末進(jìn)行復(fù)合。3.4.1粉末特性

單分布球形粉末的正交堆積單粉末堆積與復(fù)合粉末堆積粒徑分布特性2指用簡單的表格、繪圖和函數(shù)形式表示17粉末顆粒形狀特性3

規(guī)則的球形粉末具有更好的流動(dòng)性，鋪粉效果更好，成型精度比不規(guī)則粉末高。3.4.1粉末特性

不同制備方法的粉末形狀粉末顆粒形狀特性3規(guī)則的球形粉末具有更好的流動(dòng)性183.4.2成型材料分類

聚苯乙烯聚碳酸酯蠟粉尼龍金屬粉末覆膜陶瓷粉末覆膜砂納米材料工程塑料3.4.2成型材料分類聚苯乙烯聚碳酸酯蠟粉尼龍金193.5成型影響因素

SLS工藝成型質(zhì)量受多種因素影響，包括成型前數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、成型設(shè)備的機(jī)械精度、成型過程的工藝參數(shù)以及成型材料的性質(zhì)等。本節(jié)主要對成型過程中燒結(jié)機(jī)理以及幾個(gè)主要工藝參數(shù)進(jìn)行分析，各參數(shù)間既相互聯(lián)系，又各自對燒結(jié)精度有一定的影響。3.5成型影響因素SLS工藝成型質(zhì)量受多種因素影203.5.1原理性誤差

燒結(jié)機(jī)理影響分析圖(a)表示燒結(jié)前成型體中顆粒的堆積情況，此時(shí)，顆粒間孔隙較多。圖(a)→圖(b)階段開始產(chǎn)生顆粒間的鍵合和重排。圖(b)→圖(c)階段開始有明顯的傳質(zhì)過程。圖(c)→圖(d)階段表明，隨著傳質(zhì)的繼續(xù)，燒結(jié)體致密度增高。粉狀成型體的燒結(jié)過程3.5.1原理性誤差燒結(jié)機(jī)理影響分析粉狀成型體的213.5.1原理性誤差

燒結(jié)過程中顆粒之間的黏結(jié)大致分為三個(gè)階段：初期燒結(jié)頸形成階段。中間燒結(jié)頸長大階段。

最后燒結(jié)階段。顆粒間的燒結(jié)模型3.5.1原理性誤差燒結(jié)過程中顆粒之間的黏結(jié)大223.5.2工藝性誤差熔固收縮溫致收縮制件收縮粉末燒結(jié)后密度變大，體積縮小，導(dǎo)致制件收縮制件的溫度從工作溫度降到室溫造成收縮3.5.2工藝性誤差熔固收縮溫致收縮制件粉末燒結(jié)后密度變233.5.2工藝性誤差

激光功率

d—激光光斑的直徑v—激光束的移動(dòng)速度T—燒結(jié)溫度Ti—起始溫度α—熱擴(kuò)散率A—材料的吸收系數(shù)β—激光發(fā)送系統(tǒng)的透明度

在其他條件不變的情況下，當(dāng)激光功率逐漸增大時(shí)，材料的收縮率逐漸升高。3.5.2工藝性誤差激光功率243.5.2工藝性誤差

掃描間距指相鄰兩激光束掃描行之間的距離，直接影響傳輸給粉末能量的分布、粉末體燒結(jié)制件的精度。在不考慮材料本身熱效應(yīng)的前提下，對聚苯乙烯粉末進(jìn)行激光燒結(jié)。用單一激光束以一定參數(shù)對其掃描，在熱擴(kuò)散的影響下，會(huì)燒結(jié)出一條燒結(jié)線。燒結(jié)線截面圖3.5.2工藝性誤差掃描間距燒結(jié)線截面圖253.5.2工藝性誤差

掃描間距d/2<W<d時(shí)，燒結(jié)制件密度均勻，較合適；W>d時(shí)，燒結(jié)制件的表面凹凸不平，嚴(yán)重影響制件的強(qiáng)度；W<d/2時(shí)，能量分布不均勻，成型效率低，會(huì)引起制件較大的翹曲和收縮；W<<d/2時(shí)，總的激光能量太大，會(huì)引起材料汽化、變形。重疊燒結(jié)線截面圖3.5.2工藝性誤差掃描間距重疊燒結(jié)線截263.5.2工藝性誤差

燒結(jié)層厚CAD模型網(wǎng)絡(luò)細(xì)化會(huì)帶來表面形狀失真。進(jìn)行STL格式轉(zhuǎn)化時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些局部缺陷。例如，表面曲率變化較大的分界處，可能出現(xiàn)鋸齒狀小凹坑。為達(dá)到較高的生產(chǎn)率，同時(shí)受材料性能的制約，切片間距不可能太小，會(huì)在模型表面造成階梯效應(yīng)，而且還可能遺失小特征結(jié)構(gòu)(如小凸緣、小窄槽等)，造成誤差。3.5.2工藝性誤差燒結(jié)層厚273.5.2工藝性誤差

制件擺放角度當(dāng)CAD模型的表面與直角坐標(biāo)軸線平行時(shí)，不產(chǎn)生階梯效應(yīng)；當(dāng)其表面接近垂直方向，受階梯效應(yīng)影響小，而接近水平方向的表面則受階梯效應(yīng)的影響嚴(yán)重；當(dāng)表面與軸線傾斜成角度，階梯現(xiàn)象明顯。在坐標(biāo)系中如何擺放制件，與激光燒結(jié)成型的效率密切相關(guān)，這是因?yàn)橹萍鴺?biāo)直接影響成型層數(shù)。對同一個(gè)CAD模型，制件坐標(biāo)不同，其在成型方向的成型高度就不同。層數(shù)越多，鋪粉的累計(jì)輔助時(shí)間越長，燒結(jié)時(shí)間也越長，成型效率越低。3.5.2工藝性誤差制件擺放角度283.5.2工藝性誤差

其他因素成型機(jī)X，Y，Z方向的運(yùn)動(dòng)定位誤差，以及Z方向工作臺的平直度、水平度和垂直度等對成型件的形狀和尺寸精度有較大影響。成型材料的性能對其加工精度起著決定性的作用。制件后處理對其精度的影響。3.5.2工藝性誤差其他因素293.5.3制件缺陷及改進(jìn)措施

提高制件表面精度合理地選取工藝參數(shù)。尋找提高精度的方法。3.5.3制件缺陷及改進(jìn)措施提高制件表面303.5.3制件缺陷及改進(jìn)措施

提高制件尺寸精度合理選擇激光燒結(jié)功率、激光掃描間距、掃描速度等工藝參數(shù)，通過修正系數(shù)減少尺寸的收縮。改變固化取向，使變形方向發(fā)生改變，以減少收縮。掌握激光燒結(jié)材料的預(yù)熱溫度(一般低于熔融溫度2-3℃)，減少溫差；制件燒結(jié)后，降低制件的冷卻速度，減少收縮。將制件中較大的成型平面放在最底層。3.5.3制件缺陷及改進(jìn)措施提高制件尺寸313.6典型應(yīng)用

模具制造領(lǐng)域SLS可以選擇不同的材料粉末制造不同用途的模具，用SLS法可直接燒結(jié)金屬模具和陶瓷模具，用作注塑、壓鑄、擠塑等塑料成型模及鈑金成型模。采用SLS工藝制作的高爾夫球頭模具及產(chǎn)品3.6典型應(yīng)用模具制造領(lǐng)域采用SLS工藝323.6典型應(yīng)用

原型制作領(lǐng)域

SLS特別適宜整體制造具有復(fù)雜形狀的金屬功能零件。在新產(chǎn)品試制和零件的單件小批量生產(chǎn)中，不需復(fù)雜工裝及模具，可大大提高制造速度，并降低制造成本。原型由快速無模具鑄造方法制作的產(chǎn)品3.6典型應(yīng)用原型制作領(lǐng)域原型由快速無模333.6典型應(yīng)用

醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域

由于SLS工藝燒結(jié)的零件具有很高的孔隙率，故其在醫(yī)學(xué)上可用于人工骨的制造，人工骨的生物相容性良好。SLS醫(yī)學(xué)應(yīng)用實(shí)例SLS打印頭蓋骨SLS打印髖關(guān)節(jié)3.6典型應(yīng)用醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域SLS醫(yī)學(xué)應(yīng)用34思考題1.簡述選區(qū)激光燒結(jié)工藝的原理及其特點(diǎn)。2.SLS工藝常用的后處理方法有哪些？3.試述選區(qū)激光燒結(jié)工藝的典型應(yīng)用，試舉例說明。4.試分析選區(qū)激光燒結(jié)工藝成型影響因素。第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料思考題1.簡述選區(qū)激光燒結(jié)工藝的原理及其特點(diǎn)。第3章選區(qū)激353D打印成型工藝及材料3D打印技術(shù)研究所第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料3D打印成型工藝及材料3D打印技術(shù)研究所第3章選區(qū)激光燒結(jié)362

成型原理及工藝

成型系統(tǒng)3

概述14

成型材料第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料

成型影響因素56

典型應(yīng)用2成型原理及工藝成型系統(tǒng)3概述1437

選區(qū)激光燒結(jié)（SelectedLaserSintering，SLS）又稱選擇性激光燒結(jié)，是一種采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層層層疊加生成所需形狀零件的工藝。塑料、石蠟、金屬、陶瓷等受熱后能夠粘結(jié)的粉末都可以作為SLS的原材料。第3章選區(qū)激光燒結(jié)工藝及材料選區(qū)激光燒結(jié)（SelectedLaserSinter383.1概述

SLS思想是由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的Dechard于1986年首先提出的。DTM公司(后被3DSystems公司收購)于1992年推出了Sinterstation2000系列商品化SLS成型機(jī)。EOS公司于1994年推出3個(gè)系列的SLS成型機(jī)：EOSINTP用于燒結(jié)熱塑性塑料粉末，制造塑料功能件及熔模鑄造和真空鑄造的原型;EOSINTM用于金屬粉末的直接燒結(jié)，制造金屬模具和金屬零件;EOSINTS用于直接燒結(jié)樹脂砂，制造復(fù)雜的鑄造砂型和砂芯。3.1概述SLS思想是由美國德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校393.1概述3DSystemsiPro系列SLSEOSFORMIGAP110激光粉末燒結(jié)系統(tǒng)3.1概述3DSystemsiPro系列SLS403.2成型原理及工藝2

成型工藝

工藝特點(diǎn)3

成型原理13.2成型原理及工藝2成型工藝工藝特點(diǎn)3413.2.1成型原理燒結(jié)過程中能量給予過程示意圖

選區(qū)激光燒結(jié)工藝使用的材料一般有石蠟、高分子、金屬、陶瓷粉末和它們的復(fù)合粉末材料。要使粉末直接SLS成型順利進(jìn)行，必須使得一層粉末材料全部或局部熔化，并和基體粘結(jié)且該層的表面不發(fā)生汽化現(xiàn)象。3.2.1成型原理燒結(jié)過程中能量給予過程示意圖選423.2.1成型原理金屬粉末由高熔點(diǎn)金屬粉末和低熔點(diǎn)金屬粉末混合而成。雙組元法燒結(jié)后的零件機(jī)械強(qiáng)度較低，需進(jìn)行后續(xù)處理，經(jīng)液相燒結(jié)的零件相對密度可大于80%，零件的機(jī)械強(qiáng)度也很高。雙組元法金屬粉末實(shí)際上是一種金屬組元與有機(jī)粘結(jié)劑的混合物，有機(jī)粘結(jié)劑的含量約為1%。燒結(jié)后的零件孔隙率約達(dá)45%，強(qiáng)度也不是很高，需要進(jìn)一步加工。間接法金屬粉末為單一的金屬組元。直接法得到的零件再經(jīng)熱等靜壓燒結(jié)工藝處理，可使零件的最終相對密度達(dá)99.9%，但直接法的主要缺點(diǎn)是工作速度比較慢。直接法3.2.1成型原理金屬粉末由高熔點(diǎn)金屬粉末和低熔點(diǎn)金屬粉433.2.2成型工藝選區(qū)激光燒結(jié)工藝成型過程3.2.2成型工藝選區(qū)激光燒結(jié)工藝成型過程443.2.2成型工藝

SLS后處理

（1）高溫?zé)Y(jié)

將SLS成型件放入溫控爐中，先在一定溫度下脫掉黏接劑，然后再升高溫度進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)。（2）熱等靜壓燒結(jié)

熱等靜壓燒結(jié)將高溫和高壓同時(shí)作用于坯體，能夠消除坯體內(nèi)部的氣孔，提高制件的密度和強(qiáng)度。（3）熔浸

熔浸是將坯體浸沒在一種低熔點(diǎn)的液態(tài)金屬中，金屬液在毛細(xì)管力作用下沿著坯體內(nèi)部的微小孔隙緩慢流動(dòng)，最終將孔隙完全填充。（4）浸漬

浸漬和熔浸相似，所不同的是浸漬是將液態(tài)非金屬物質(zhì)浸入多孔的激光區(qū)燒結(jié)坯體的孔隙內(nèi)。3.2.2成型工藝SLS后處理45

SLS成型工藝優(yōu)點(diǎn)：可采用多種材料。可制造多種原型。高精度。無須支撐結(jié)構(gòu)。材料利用率高。

SLS成型工藝缺點(diǎn):表面粗糙。燒結(jié)過程有異味。有時(shí)輔助工藝較復(fù)雜。3.2.3工藝特點(diǎn)SLS成型工藝優(yōu)點(diǎn)：可采用多種材料。3.2.3工藝特463.3成型系統(tǒng)振鏡式掃描SLS系統(tǒng)

SLS系統(tǒng)一般由高能激光系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、供粉及鋪粉系統(tǒng)等組成。3.3成型系統(tǒng)振鏡式掃描SLS系統(tǒng)SLS系統(tǒng)一般473.3.1光學(xué)掃描系統(tǒng)振鏡式激光掃描原理直線導(dǎo)軌掃描原理3.3.1光學(xué)掃描系統(tǒng)振鏡式激光掃描原理直線導(dǎo)軌掃描原理483.3.2供粉及鋪粉系統(tǒng)供粉及鋪粉系統(tǒng)

鋪粉過程可以概括為:燒結(jié)槽下降一個(gè)層厚，同時(shí)供粉槽上升一定高度。鋪粉裝置自右向左運(yùn)動(dòng)，同時(shí)鋪粉滾筒正向轉(zhuǎn)動(dòng)，鋪粉裝置運(yùn)動(dòng)至程序設(shè)定的終點(diǎn)。鋪粉滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)，鋪粉裝置自左向右運(yùn)動(dòng)，按程序設(shè)定的距離返回原位。3.3.2供粉及鋪粉系統(tǒng)供粉及鋪粉系統(tǒng)鋪粉過程493.4成型材料

SLS技術(shù)是一種基于粉床的增材制造技術(shù)，以粉末作為成型材料，所使用的成型材料十分廣泛，從理論上講，任何被激光加熱后能夠在粉粒間形成原子間連接的粉末材料都可以作為SLS的成型材料。但是粉末材料的特性對SLS制件的性能影響較大，其中粒徑、粒徑分布及形狀等最為重要。3.4成型材料SLS技術(shù)是一種基于粉床的增材制造50粒徑特性1粒徑減小，表面光潔度和成型精度提高；粉末平均粒徑越小，燒結(jié)速率越大，燒結(jié)件的強(qiáng)度越高。3.4.1粉末特性粒徑特性13.4.1粉末特性51粒徑分布特性2

指用簡單的表格、繪圖和函數(shù)形式表示粉末顆粒群粒徑的分布狀態(tài)。增加粉床密度的一個(gè)方法是將幾種不同粒徑的粉末進(jìn)行復(fù)合。3.4.1粉末特性

單分布球形粉末的正交堆積單粉末堆積與復(fù)合粉末堆積粒徑分布特性2指用簡單的表格、繪圖和函數(shù)形式表示52粉末顆粒形狀特性3

規(guī)則的球形粉末具有更好的流動(dòng)性，鋪粉效果更好，成型精度比不規(guī)則粉末高。3.4.1粉末特性

不同制備方法的粉末形狀粉末顆粒形狀特性3規(guī)則的球形粉末具有更好的流動(dòng)性533.4.2成型材料分類

聚苯乙烯聚碳酸酯蠟粉尼龍金屬粉末覆膜陶瓷粉末覆膜砂納米材料工程塑料3.4.2成型材料分類聚苯乙烯聚碳酸酯蠟粉尼龍金543.5成型影響因素

SLS工藝成型質(zhì)量受多種因素影響，包括成型前數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、成型設(shè)備的機(jī)械精度、成型過程的工藝參數(shù)以及成型材料的性質(zhì)等。本節(jié)主要對成型過程中燒結(jié)機(jī)理以及幾個(gè)主要工藝參數(shù)進(jìn)行分析，各參數(shù)間既相互聯(lián)系，又各自對燒結(jié)精度有一定的影響。3.5成型影響因素SLS工藝成型質(zhì)量受多種因素影553.5.1原理性誤差

燒結(jié)機(jī)理影響分析圖(a)表示燒結(jié)前成型體中顆粒的堆積情況，此時(shí)，顆粒間孔隙較多。圖(a)→圖(b)階段開始產(chǎn)生顆粒間的鍵合和重排。圖(b)→圖(c)階段開始有明顯的傳質(zhì)過程。圖(c)→圖(d)階段表明，隨著傳質(zhì)的繼續(xù)，燒結(jié)體致密度增高。粉狀成型體的燒結(jié)過程3.5.1原理性誤差燒結(jié)機(jī)理影響分析粉狀成型體的563.5.1原理性誤差

燒結(jié)過程中顆粒之間的黏結(jié)大致分為三個(gè)階段：初期燒結(jié)頸形成階段。中間燒結(jié)頸長大階段。

最后燒結(jié)階段。顆粒間的燒結(jié)模型3.5.1原理性誤差燒結(jié)過程中顆粒之間的黏結(jié)大573.5.2工藝性誤差熔固收縮溫致收縮制件收縮粉末燒結(jié)后密度變大，體積縮小，導(dǎo)致制件收縮制件的溫度從工作溫度降到室溫造成收縮3.5.2工藝性誤差熔固收縮溫致收縮制件粉末燒結(jié)后密度變583.5.2工藝性誤差

激光功率

d—激光光斑的直徑v—激光束的移動(dòng)速度T—燒結(jié)溫度Ti—起始溫度α—熱擴(kuò)散率A—材料的吸收系數(shù)β—激光發(fā)送系統(tǒng)的透明度

在其他條件不變的情況下，當(dāng)激光功率逐漸增大時(shí)，材料的收縮率逐漸升高。3.5.2工藝性誤差激光功率593.5.2工藝性誤差

掃描間距指相鄰兩激光束掃描行之間的距離，直接影響傳輸給粉末能量的分布、粉末體燒結(jié)制件的精度。在不考慮材料本身熱效應(yīng)的前提下，對聚苯乙烯粉末進(jìn)行激光燒結(jié)。用單一激光束以一定參數(shù)對其掃描，在熱擴(kuò)散的影響下，會(huì)燒結(jié)出一條燒結(jié)線。燒結(jié)線截面圖3.5.2工藝性誤差掃描間距燒結(jié)線截面圖603.5.2工藝性誤差

掃描間距d/2<W<d時(shí)，燒結(jié)制件密度均勻，較合適；W>d時(shí)，燒結(jié)制件的表面凹凸不平，嚴(yán)重影響制件的強(qiáng)度；W<d/2時(shí)，能量分布不均勻，成型效率低，會(huì)引起制件較大的翹曲和收縮；W<<d/2時(shí)，總的激光能量太大，會(huì)引起材料汽化、變形。重疊燒結(jié)線截面圖3.5.2工藝性誤差掃描間距重疊燒結(jié)線截613.5.2工藝性誤差

燒結(jié)層厚CAD模型網(wǎng)絡(luò)細(xì)化會(huì)帶來表面形狀失真。進(jìn)行STL格式轉(zhuǎn)化時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些局部缺陷。例如，表面曲率變化較大的分界處，可能出現(xiàn)鋸齒狀小凹坑。為達(dá)到較高的生產(chǎn)率，同時(shí)受材料性能的制約，切片間距不可能太小，會(huì)在模型表面造成階梯效應(yīng)，而且還可能遺失小特征結(jié)構(gòu)(如小凸緣、小窄槽等)，造成誤差。3.5.2工藝性誤差燒結(jié)層厚623.5.2工藝性誤差

制件擺放角度當(dāng)CAD模型的表面與直角坐標(biāo)軸線平行時(shí)，不產(chǎn)生階梯效應(yīng)；當(dāng)其表面接近垂直方向，受階梯效應(yīng)影響小，而接近水平方向的表面則受階梯效應(yīng)的影響嚴(yán)重；當(dāng)表面與軸線傾斜成角度，階梯現(xiàn)象明顯。在坐標(biāo)系中如何擺放制件，與激光燒結(jié)成型的效率密切相關(guān)，這是因?yàn)橹萍鴺?biāo)直接影響成型層數(shù)