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1、快速成型技术论文作业题目:选择性激光烧结技术最新研究进展姓名：杜延辉学号：1000404040专业：材料成型及控制工程院 系：机械工程学院2013年10月27日摘要介绍了选择性激光烧结技术的原理、特点及其研究发展状况,简述了选择性激光烧结金属粉末的两种典型成型工艺,并简要分析讨论了选择性激光烧结技术成型金属零件所存在的一些问题。最后,总结了选择性激光烧结技术的应用和发展前景。关键词:快速成形选择性激光烧结选择性激光烧结工艺的最新研究进展与成果引言快速成型[1-5]RP(RapidPrototyping)技术第一次出现于20世纪80年代后期。它集CAD技术、数控技术、激光加工技术和
2、材料科学技术于一体,其原理突破了传统的材料变形成型和去除成型的工艺方法,可在没有工装夹具或模具的条件下,迅速制造出任意复杂形状的三维实体零件,且可有效地降低产品开发周期。因此,RP在当今制造业中越来越具有竞争力,有望成为21世纪的主流制造技术。目前RP技术的快速成型工艺方法有十多种,主要有:立体光固造型(立体印刷)SLA(StereoLithog2raphyApparatus);选择性激光烧结SLS(SelectiveLaserSintering)层制造LOM(LaminatedObjectManufac2turing);熔融沉积造型FDM(FusedDepositionMode
3、l2ing);三维印刷3D-P(ThreeDimensionalPrinting)。各种RP方法均具有自身的特点和适用范围。选择性激光烧结(SLS)是发展最快、最为成功且已经商业化的RP方法之一,采用该技术不仅可以制造出精确的模型和原型,还可以成型具有可靠结构的金属零件作为直接功能件使用[6]。由于其具有诸多优点,如粉末选材广泛、适用性广,可直接烧结零件等,因此在现代制造业中受到越来越广泛的重视。（一）选择性激光烧结(SLS)技术211SLS技术及其特点。选择性激光烧结是采用激光有选择地分层烧结固体粉末,并使烧结成型的固化层层层叠加生成所需形状的零件。其整个工艺过程包括CAD模型
4、的建立及数据处理、铺粉、烧结以及后处理等。SLS技术的快速成型系统工作原理如图1所示。图1选择性激光烧结原理整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成,工作时粉末缸活塞(送粉活塞)上升,由铺粉辊将粉末在成型缸活塞(工作活塞)上均匀铺上一层,计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹,有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。粉末完成一层后,工作活塞下降一个层厚,铺粉系统铺上新粉,控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复,层层叠加,直到三维零件成型。最后,将未烧结的粉末回收到粉末缸中,并取出成型件。对于金属粉末激光烧结,在烧结之前,整个工作台被加热至一定温度,可减少成型中的热变形,并
5、利于层与层之间的结合。与其它RP方法相比,SLS最突出的优点在于它所使用的成型材料十分广泛。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。目前,可成功进行SLS成型加工的材料有石蜡、高分子、金属、陶瓷粉末和它们的复合粉末材料。由于SLS成型材料品种多、用料节省、成型件性能分布广泛、适合多种用途以及SLS无需设计和制造复杂的支撑系统,所以SLS的应用越来越广泛。SLS技术的特点归纳起来主要有以下几点:①过程与零件复杂程度无关,是真正的自由制造,这是传统方法无法比拟的。SLS与其它RP不同,不需要预先制作支架,未烧结的松散粉末作了自然支架。SLS可以成
6、型几乎任意几何形状的零件,对具有复杂内部结构的零件特别有效。②产品的单价几乎与批量无关,特别适合于新产品的开发或单件、小批量零件的生产。③生产周期短,从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时,整个生产过程数字化,可随时修正、随时制造。这一特点使其特别适合于新产品的开发。④与传统工艺方法相结合,可实现快速铸造、快速模具制造、小批量零件输出等功能,为传统制造方法注入新的活力。⑤材料范围宽,任何受热粘结的粉末材料都有被用作SLS原材料的可能性。材料无浪费,未烧结的粉末可重复使用。⑥应用面广。由于成型材料的多样化,使得SLS适合于多种应用领域,如原型设计验证、模具母模、精铸熔模、
7、铸造型壳和型芯等。（二）SLS技术的发展及研究状况。SLS工艺最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的CarlDeckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterSation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。在国内,也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学、南京
