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激光選區燒結技術的研究現狀

來源:杰呈3D打印 發布時間:2020-06-05 11:16:21 瀏覽次數:0
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選區激光燒結技術(SelectiveLaserSintering,SLS)是激光3D打印技術的一種,最早是由來自美國Texas大學Austin分校的C.R.Decard首先提出的,并于1989年得到成功研制,隨后由DTM公司推出了該工藝的生產化設備并投入市場,因其能夠成型多種粉末材料、制造工藝簡單,以及其廣闊的應用領域等諸多優點,成為當前發展最快的快速成型方法之一,并引起廣泛關注。


美國DTM公司于1992年推出了Sinteratation2000系列商品化SLS成型機,之后分別于1996年、1998年推出了經過改進的SLS成型機Sintertation2500和Sinterstation2500plus,同時也開發出許多燒結材料,可以直接打印出精鑄蠟粉、PS粉、覆膜砂、覆膜陶瓷粉、覆膜金屬粉等材料的零件原型。SLS技術之所以能夠在短短30年之間快速發展成為擁有研究最深入的技術以及最廣闊的應用領域的快速成型技術之一,完全是基于SLS技術對新產品的開發試制、模型的制造以及一些小批量產品的生產制造等領域,呈現出非常廣闊的應用前景。由于多年來DTM公司一直致力于快速成型設備以及成形材料等方面的研究,所以DTM公司在快速成型領域一直遙遙領先。在2011年,3DSystem公司由于收購了DTM公司,因而擁有了最先進的SLS技術。在技術層面上,3DSystem公司也不斷推陳出新,其研發的帶有智能溫控系統的SintertationHiQ系列成型設備,不僅能夠提高燒結件的質量,而且對燒結件進行的后處理時間也大大縮短,更進一步地提高了材料利用率及生產效率。除此之外,該公司推出的SinterstationHS系列設備的激光器的功率最高可達100W,其激光傳輸系統的成型速度可以達到SintertationHiQ產品的1.8倍,因此該設備可用于更多種類材料的加工成型,比如金屬粉末、熱塑性粉末和高分子復合材料粉末等。


1989年從事SLS技術研究的德國EOS公司成立,其所掌握的SLS技術在全球范圍內亦處于相當重要的位置。SLS技術最初的成形材料只有塑料粉和石蠟粉,直到EOS公司與芬蘭的RapidProductInnovations公司共同開發出用于SLS成型的不收縮銅粉和不銹鋼粉末,從此SLS技術拓展到金屬材料成型領域。在1994年,EOS公司陸續推出EOSINTP/M/S系列SLS成型設備。根據不同系列設備的性能指標,EOSINTP主要用于熱塑性塑料粉末的激光燒結,直接快速成型一些塑料功能件、熔模鑄造或者真空鑄造的原型;EOSINTM則多用于燒結金屬粉末材料,可以直接制造一些金屬功能性零件或者金屬模具;EOSINTS可直接對覆膜砂材料進行燒結,用于復雜零件鑄造用砂(芯)的快速成型。這些年,為了使快速成型設備不僅具有更快的成型效率、更高的成型精度、更加簡單的操作控制,還要盡可能地完成尺寸更大的燒結件的加工成型,EOS公司一直致力于對成型機軟、硬件進行不斷的升級和完善。近期在燒結材料方面,EOS公司也取得較大進展,研發出了多種多功能成型材料,經SLS快速成型技術后可直接作為功能件。例如,PrimePartFR材料為阻燃聚酰胺粉,適合制作航空航天領域用零部件;PrimePartST材料為聚醚共聚酰胺粉,適合制作橡膠類柔韌彈性制件;PEEKHP3由于具有優良的耐磨性、抗菌(即生物兼容)性,能在醫療領域取代鈦合金,以及在航天領域中制作一些輕結構和阻燃件等。


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