什么是 SLS
SLS 是 Selective Laser Sintering 的缩写，是一种增材制造工艺，属于 Powder Bed Fusion 家族。在 SLS 工艺中，激光系统用于烧结聚合物粉末，将颗粒融合在一起，并逐层制造零件。 SLS 材料是颗粒状的热塑性聚合物。
SLS技术广泛用于 功能组件原型 和小批量生产。 SLS 提供 设计自由度高, 高精度 和优良的机械性能。所有设计人员都应考虑其主要优势和局限性，以最大限度地发挥其技术能力。
SLS 的工作原理
SLS制造工艺：
- 构建区域上的聚合物粉末将在低于熔点的温度下加热。然后，重涂刀片在构建平台上涂抹一层薄薄的聚合物粉末。
- CO2 激光系统将扫描下一层轮廓并将聚合物颗粒烧结在一起。当扫描整个横截面时，烧结部件是完全实心的。
- 一层完成后，构建平台将向下移动，刀片再次覆盖表面。重复这些过程，直到完成最后一部分。
在此打印过程之后，零件被封装在聚合物粉末中，我们需要等待粉末仓冷却然后打开烧结零件。零件将使用压缩空气和其他喷砂介质进行清洁，以便为使用或后处理做好准备。可以收集剩余的聚合物粉末以重新使用。
SLS的特点
SLS机器参数
与 SLS 一样，所有工艺参数均由机器制造商预设。正常的默认层高范围为 100 到 120 微米。
SLS 技术的主要优点是不需要支撑结构。未烧结的聚合物粉末将提供必要的支撑。因此 SLS 能够创建自由几何，这是其他方法无法生成的。
层粘合
SLS工艺中层与层之间的结合强度非常好，SLS打印部件具有各向同性的机械性能。
PA 12 或 Nylon 12 是 SLS 中最常见的材料，我们将其机械性能与块状尼龙进行比较如下：
| XY方向 | Z方向 | 散装 PA 12 | |
| 抗拉强度 | 48兆帕 | 42兆帕 | 30-50兆帕 |
| 拉伸模量 | 1650兆帕 | 1650兆帕 | 1270-2500兆帕 |
| 断裂伸长率 | 18% | 4% | 120-300% |
尼龙 12 标准聚酰亚胺粉末的 SLS 部件比散装材料具有更高的拉伸强度和模量。然而，由于最终零件的内部孔隙率，它们更脆，断裂伸长率更低。由于普通的 SLS 零件是 30% 多孔材料，因此它具有特有的颗粒状表面光洁度。它还决定了SLS零件可以吸水，并且很容易染上各种颜色。但对于潮湿环境中的应用，这些部件需要特殊的后处理。
收缩和翘曲
与 SLS 工艺一样，一旦新的烧结层冷却下来，它的尺寸就会减小，内应力就会增加，最终将下面的层向上拉。这会导致 SLS 零件容易收缩和翘曲。
SLS 中存在 3.0% 到 3.5% 的典型收缩率，我们需要将其纳入准备阶段并相应调整设计尺寸。
大平面最容易翘曲。我们可以通过在构建平台中垂直定位部件来缓解这个问题。而最好的解决方案是通过最小化平面区域厚度和引入切口来减少零件体积。这将以更少的材料使用来降低总体成本。
过度烧结
一旦辐射热将未烧结的聚合物粉末熔化在特征周围，就会发生过度烧结。这将导致细节丢失，例如槽和孔。过度烧结取决于壁厚和特征尺寸，宽度大于 0.8 毫米的槽和直径大于 2 毫米的孔可以成功打印，而无需担心在 SLS 中过度烧结。
除粉
由于 SLS 技术不需要支撑材料，因此可以轻松准确地打印中空截面。空心部分将减少零件重量和成本，因为材料使用量更少。需要排出孔来去除内部组件部分中的未烧结粉末。我们建议您的设计中至少有 2 个直径至少为 5 毫米的逃生孔。
由于需要高刚度，因此应打印完全实心的零件。另一种替代方式是没有逃生孔的中空设计。在这种方法中，填充的粉末将被包裹在零件中，增加零件质量并提供额外的支撑，而不会影响构建时间。内部蜂窝晶格结构可以应用在镂空的内部，以增加部件的刚度。镂空是减少翘曲的有效方法。
常用 SLS 材料
聚酰胺 12，也称为尼龙 12，是 SLS 中应用最广泛的材料。还有其他工程热塑性塑料，如 PA11 和 PEEK。碳纤维、玻璃纤维或铝等各种添加剂可用于改善 SLS 零件的机械和热性能。带有添加剂的 SLS 材料更脆且各向异性更高。
| 材料类型 | 特征 | |
| 优势 | 坏处 | |
| 聚酰胺 12 (PA 12) | 良好的机械性能良好的耐化学性 | 哑光表面 |
| 聚酰胺 11 (PA 11) | 完全各向同性行为高弹性 | |
| 铝填充尼龙（Alumide） | 金属外观高刚度 | |
| 玻璃填充尼龙 (PA-GF) | 高刚度高耐磨性和耐温性 | 各向异性行为 |
| 碳纤维填充尼龙 (PA-FR) | 出色的刚度高重量强度比 | 高度各向异性 |
后期处理
SLS 零件表面呈粉状颗粒状，容易染色。各种各样的 后处理方法 可用于改善高标准的表面外观，如介质抛光、染色、喷漆和上漆。功能性也可以通过防水涂层或金属电镀来增强。
SLS 的好处 & 限制
SLS 的好处：
- 具有良好和各向同性机械性能的 SLS 零件是功能零件和原型的理想选择。
- 没有支撑的 SLS 零件很容易产生复杂的几何形状。
- SLS 制造能力非常适合中小批量生产。
SLS 限制：
- 工业 SLS 系统广泛可用，它比其他 3D 打印技术（如 FDM 和 SLA）具有更长的交付周期。
- SLS 零件具有颗粒状表面和内部孔隙，需要进行后处理以获得光滑的表面或水密性。
- SLS 不适用于大平面和小孔，因为它们容易翘曲和过度烧结。