基本介紹
- 中文名：雷射燒結
- 外文名：laser sintering
- 動力：雷射為熱源
- 對象：燒結材料
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優勢
利用雷射可實現高熔點金屬和陶瓷的黏結。與其他快速成型技術相比，雷射燒結製備的部件，具有性能好、製作速度快、材料多樣化，成本低等特點。歐美日等地已經逐漸認可雷射燒結為下一代快速製造技術的標準。
自從二十世紀九十年代早期，雷射燒結就成為產品開發的一項成功的工具。作為快速原型設計理念的技術解決方案，基於三維 CAD 數據它能夠在幾天內就得到功能完全的原型，模具或模型，有助於大大減低投入市場的時間。該技術的改進和相關知識的增加從許多方面擴大了它的使用範圍。發展至今，雷射燒結已成為電子化製造的關鍵技術，它直接從 CAD 檔案進行快速、靈活和划算的生產。
原理
雷射燒結是一項分層加工製造技術 ，這項技術的前提是物件的三維數據可用。而後三維的描述被轉化為一整套切片，每個切片描述了確定高度的零件橫截面。雷射燒結機器通過把這些切片一層一層的累積起來，從而得到所要求的物件。在每一層，雷射能量被用於將粉末熔化。藉助於掃描裝置，雷射能量被“列印”到粉末層上，這樣就產生了一個固化的層，該層隨後成為完工物件的一部分。下一層又在第一層上面繼續被加工，一直到整個加工過程完成。
其他相關
塑膠零件加工
助聽器行業強烈的要求其產品能夠進行定製。因為成功的助聽產品嚴重的依賴於它對耳道解剖學特性的適應，該工業不能提供任何大規模製造的產品。
利用雷射燒結來生產助聽設備的過程如下：
1. 用蠟鑄件製作一個耳道解剖體的複製件。
2. 用掃瞄器掃描這個蠟鑄件來得到三維數據。
3. 在三維數據中加入一個標識碼，在雷射燒結過程後可以用來幫助辨識得到的助聽器外殼。
4. 雷射燒結外殼。
5. 將雷射燒結的外殼和電子元件結合起來。
在助聽設備工業，雷射燒結已經成為製造過程的選擇。製造過程以同樣的效率工作，而不管是一批相同的產品還是不同的（一次寫入性）產品。雷射燒結系統的造型包絡中可以放置幾百個助聽器外殼，這樣一個晚上就能生產幾百個產品。電子化製造充分體現了它的潛力：在沒有兩個一樣的零件的情況下，可以直接利用三維 CAD 數據進行製造過程是十分關鍵的功能。在產品生產的後期，該數據可以被重複使用來製造與原件幾何結構一樣的備件，每個部件在外殼內都有一個序列號，作為病人使用的辨別碼。
在雷射燒結技術的現有水準上，比較成熟的燒結機如德國EOS公司的P100,P395,P760等設備，每台塑膠雷射燒結機器每年可以產出 100,000 個助聽器外殼。
智慧型驅動
FIT 公司成功的套用了德國EOS公司的直接金屬雷射燒結技術（ DMLS ）。這個業務部門為一種提供了施工車輛提供了創新、複雜的操縱桿轉向系統的快速開發和經濟的小批量生產。操縱桿流水線包括了 15 個塑膠組件和其他電子器件、機械裝置和開關。技術要求包括：在苛刻的施工現場中的高可靠性，複雜的幾何裝置要求塑膠部件有高精度，此外由於要參加展會，要求的開發周期很短。
FIT 公司決定利用 DMLS 技術來構造 14 項工具。利用雷射燒結工具製造了超過 70,000 個注射制模生產的零件。另一個組件直接利用了塑膠的雷射燒結技術。整個運轉時間是九周，其中還有因為客戶設計上的變動帶來的三周的拖延。通過選擇雷射燒結技術作為生產手段， FIT 公司能夠減低項目的成本，與傳統過程相比降低了 50% 。
套用
利用雷射燒結來進行電子化製造在許多不同的工業已經成為可行的方案。需要強調的重點是，該技術不僅在快速成型環境裡可行，而且在多品種的複雜產品的一系列生產中也是可行的。在那些產品可以通過雷射燒結技術進行金屬或者塑膠生產的領域，電子化製造的影響最大。通過避免工具加工帶來的時間和成本的消耗，利用雷射燒結目標產品使得某些工業與競爭行業相比，競爭優勢得到提高。
正如上述的套用實例，雷射燒結通過提供快速的提供合適工具，可以促進經濟效益。如果所要求的工具複雜度很高，這項技術更顯出其優勢。從 Hammtronic 操縱桿的例子可以看出，利用雷射燒結來生產工具可以降低開發過程的寶貴時間。
雷射燒結不僅是一項用於快速成型的有效工具，而且日益成為那些面對大量不同複雜產品的工業中製造工藝的選擇。
選擇性雷射燒結
選擇性雷射燒結是SLS法採用紅外雷射器作能源，使用的造型材料多為粉末材料。加工時，首先將粉末預熱到稍低於其熔點的溫度，然後在刮平棍子的作用下將粉末鋪平；雷射束在計算機控制下根據分層截面信息進行有選擇地燒結，一層完成後再進行下一層燒結，全部燒結完後去掉多餘的粉末，則就可以得到一燒結好的零件。目前成熟的工藝材料為蠟粉及塑膠粉，用金屬粉或陶瓷粉進行燒結的工藝還在研究之中。
成型工藝
SLS工藝又稱為選擇性雷射燒結，由美國德克薩斯大學奧斯汀分校的C.R. Dechard於1989年研製成功。SLS工藝是利用粉末狀材料成形的。將材料粉末鋪灑在已成形零件的上表面，並刮平；用高強度的CO2雷射器在剛鋪的新層上掃描出零件截面；材料粉末在高強度的雷射照射下被燒結在一起，得到零件的截面，並與下面已成形的部分粘接；當一層截面燒結完後，鋪上新的一層材料粉末，選擇地燒結下層截面。 SLS工藝最大的優點在於選材較為廣泛，如尼龍、蠟、ABS、樹脂裹覆砂（覆膜砂）、聚碳酸脂（poly carbonates）、金屬和陶瓷粉末等都可以作為燒結對象。粉床上未被燒結部分成為燒結部分的支撐結構，因而無需考慮支撐系統（硬體和軟體）。SLS工藝與鑄造工藝的關係極為密切，如燒結的陶瓷型可作為鑄造之型殼、型芯，蠟型可做蠟模，熱塑性材料燒結的模型可做消失模。3.3 選擇性雷射燒結法(SLS) 選擇性雷射燒結法又稱為選區雷射燒結。它的原理是預先在工作檯上鋪一層粉末材料（金屬粉末或非金屬粉末），雷射在計算機控制下，按照界面輪廓信息，對實心部分粉末進行燒結，然後不斷循環，層層堆積成型。
由於該類成型方法有著製造工藝簡單，柔性度高、材料選擇範圍廣、材料價格便宜，成本低、材料利用率高，成型速度快等特點，針對以上特點SLS法主要套用於鑄造業，並且可以用來直接製作快速模具。如圖9為採用SLS技術生成的4缸發動機。
