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SLS技術簡介
選擇性激光燒結(SLS)技術是以紅外激光為熱源，燒結粉末材料，通過逐層疊加形成三維零件的快速成型(RP)技術。SLS技術的特點是材料廣泛，不僅可以制造塑料零件，還可以制造陶瓷、金屬粉末、石蠟等材料的零件，尤其是金屬模具。
選擇性激光燒結(SLS)工藝是由得克薩斯大學奧斯汀分校的C.R. Dechard於1989年開發成功的。目前德國EOS公司推出了自己的SLS成型機EOSINT，分為金屬、聚合物、砂型三種。中國的北京龍源自動成形系統有限公司和華中科技大學也開發了商用設備。
快速bbbbl工具(RMT)。
RP技術已經能夠成功制造包括金屬、陶瓷、塑料、石蠟、樹脂等在內的原型。由於所用材料的限制，RP的成型件只能在有限的場合代替真實的金屬或其他功能件進行功能實驗。隨著需求的增加和技術的不斷發展，RP正向RMT方向發展。RMT有其獨特的優勢，如制造工藝簡單，特別是與計算機技術結合緊密，產品制造快速，在縮短制造周期、節約資源、發揮材料性能、提高精度、降低成本等方面潛力巨大，但模具精度和性能難以控制，如特殊的後處理設備和工藝，增加了制造成本，極大地限制了成形尺寸。RMT研究和應用的關鍵在於如何提高模具的表面精度和制造效率，保證其綜合性能和質量，從而直接快速地制造出滿足工業批量生產條件的耐用、高精度和表面質量的模具。基於RP的RMT技術可分為直接法和間接法。
◆金屬模具的直接制造方法
直接制造法是用RP原型直接成型。基於SLS的直接法由於不需要工藝轉換，在模具制造周期中具有巨大的應用潛力而備受關註。粉末堆積成形是SLS中直接制造金屬模具最常用的方法。SLS直接成型工藝包括高溫工作室和用於熔化金屬的高功率激光器。高溫工作室內通常有還原氣氛、惰性氣體或真空，以防止材料氧化。在激光燒結之前，材料已經被加熱到接近熔點。研究表明，這樣可以更有效地燒結，材料翹曲較小。直接制造的零件強度高，可直接用作模具。德國EOS公司的直接鋼20-V1法主要由直徑20mm、層厚0.02mm、燒結密度為鋼密度95% ~ 99%的鋼粉組成，成功解決了金屬粉末凝固收縮問題。Lohner A .等人用Ni-Cu粉末直接制造的模具，密度為理論值的80%，強度為100 ~ 200mpa，精度為0.1mm，平均粗糙度為10 ~ 15um，已用於生產數百個註塑件。
◆金屬模具的間接制造方法
間接制造法是用RP原型間接成型。SLS原型主要是非金屬(如ABS、蠟、樹脂等。).大多數情況下，非金屬原型不能直接作為模具使用，需要以原型為模型，通過工藝改造來制作金屬模具。間接制造的特點是將RP技術與傳統成形技術相結合，充分利用各自的技術優勢，現已成為應用研發的熱點。基於SLS的間接制造工藝包括粉末冶金、SLS原型的快速精密鑄造、SLS陶瓷型殼鑄造、樹脂砂快速鑄造等。
(1)粉末冶金成形
粉末冶金成形類似於金屬粉末堆積成形，但復合粉末材料通常含有低溫易熔成分或粘結劑。用低功率激光在較低溫度下燒結易熔組分，經過SLS工藝得到三維立體，稱為坯體。這種坯體強度低，但形狀精確，需要後期處理才能得到高強度的金屬或陶瓷零件。後處理通常包括兩個步驟:脫粘和燒結。將生坯放入燒結爐中進行脫粘和再燒結，除去易熔的低強度組分，將剩余的金屬或陶瓷粉末燒結成金屬或陶瓷零件。完成的金屬零件通常是棕色的，稱為棕色零件。為了降低孔隙率或相對密度，褐色部件也可以滲透金屬，例如環氧樹脂或銅。
美國DTM公司用激光燒結塗有粘結劑的鋼鐵粉末，激光束的掃描路徑由計算機控制。加熱熔化的粘合劑以將金屬粉末結合在壹起(非冶金結合),從而產生孔隙率約為45%的部件。幹燥除濕後，放入高溫爐中燒結滲銅，生成表面致密的零件。此時，零件中的材料成分為65%鋼和35%銅，經過拋光和其他後處理程序後，
用於SLS的復合粉末通常有兩種混合形式:壹種是將粘結劑粉末與金屬或陶瓷粉末按壹定比例機械混合，另壹種是將金屬或陶瓷粉末放入粘結劑的稀釋劑中，使基體粉末與粘結劑充分接觸，制備出塗有粘結劑的金屬或陶瓷粉末。實驗表明，這種粘結劑包覆粉末的制備雖然復雜，但燒結效果優於機械混合粉末。
(2)SLS消失模精密鑄造
SLS原型是由塑料、石蠟、樹脂等粉末燒結而成，然後反復塗覆、打磨、幹燥，直到在原型上形成所需厚度的模殼。然後加熱使模型熔化汽化形成模殼，再進行烘烤。最後將熔融金屬倒入型殼中，冷卻後即可得到所需的模具鑄件。該工藝能控制模具的精度、表面質量、機械性能和使用壽命，並能滿足經濟要求。用這種方法制造的金屬模具零件通常具有良好的可加工性，可以局部加工，可以獲得較高的精度，可以鑲嵌在鑲件、冷卻件和流道中，常用於制造塑料模具、壓鑄模具、註射模具等。
基於SLS的消失模鑄造拖拉機變速箱殼金屬模具。原型采用SLS工藝制造，然後精密鑄造零件。從CAD設計到獲得零件只需要15天，而傳統工藝至少需要45天，制造成本降低60%。原型采用SLS工藝制造，與傳統工藝相比，消失模用模具的制造周期縮短了40%。
(3)SLS陶瓷型殼鑄造
用反應性樹脂塗覆的陶瓷粉末通過激光燒結。燒結後倒出粉末，然後固化得到鑄造用陶瓷型殼。澆註後，可以制造金屬模具部件。這種方法省去了傳統精密鑄造的許多工藝流程，是傳統精密鑄造的壹大變革。在計算機的控制下，激光束按層內掃描線選擇性燒結樹脂砂和環氧樹脂的混合粉末材料，得到壹層鑄造型殼。之後工作臺下降壹層厚度，送料臺上升壹層高度，開始鋪設新材料。這樣，材料壹層壹層地鋪開，壹層壹層地燒結，最終得到所需模鑄型殼的反型。選擇性激光燒結後，鑄造型殼內仍有未固化的粉末粘結劑，粘結劑分布不均勻，強度低，需要對鑄造型殼進行烘烤硬化。經過烘烤和硬化後，鑄造型殼消除了原型中粘結劑的聚集，使原型均勻而堅硬。原型中的水和可蒸發物質揮發，提高了鑄造型殼的透氣性，減少了鑄造時的發氣量，從而使型殼具有良好的鑄造性能。結合傳統的砂型鑄造工藝，在鑄造型殼外部建立澆註系統，澆註鑄型鑄件。
它最大的優點是速度快，不需要任何模具，甚至不需要繪圖。設計工程師通過計算機網絡將數據發送到鑄造車間的系統，就可以完成殼體的設計和制造。在CAD環境下，直接將模具零件的圖樣轉換成殼型，然後配備澆註系統。型殼厚度可為5 ~ 10 mm，這種工藝的缺點是零件表面粗糙度高，其關鍵技術是型殼厚度、型殼表面粗糙度和固化處理工藝。
(4)SLS樹脂砂鑄造
以鑄造樹脂砂為SLS燒結材料，根據圖紙或要求設計模具零件的三維CAD模型，分析鑄造工藝，主要包括設計澆註系統和冒口，確定鑄件的凝固收縮余量，根據收縮余量和零件尺寸設計模具的CAD模型。在計算機的控制下，SLS根據截面輪廓的信息在粉末上掃描截面形狀，激光的功率要足夠大，使輪廓邊界處的粉末完全碳化，失去固化效果，逐層掃描，直到零件三維曲面結構的分型面堆積。隨著工作臺的逐步下降，樹脂砂粉末壹層壹層的鋪在工作臺上，然後用整平輥將粉末碾壓密實，每層粉末的厚度對應CAD模型的切片厚度。每壹層被激光掃描加熱的粉末被破壞，失去固化效果，未被激光掃描的粉末留在原位支撐，直到整個零件被掃描。工作臺整體加熱，加熱溫度根據樹脂砂的不同在200 ~ 280℃之間。由於零件表面的樹脂砂在激光碳化後失去固化效果，零件表面相當於壹個分型面，將零件與周圍的廢塊分離，去除廢塊，最終得到模具。對模具內腔表面進行適當的拋光或塗層，降低內腔表面粗糙度，然後澆註得到金屬零件或模具。
樹脂砂鑄造比快速熔模鑄造有以下優點:(a)良好的潰散性。與熔模鑄造相比，樹脂砂鑄造可以鑄造更復雜的零件，SLS主要用於加工數控加工不了的水套氣道和砂芯。(b)建模時間短。SLS和數控技術的結合大大加快了砂型制造的速度。熔模鑄造需要固定的制殼周期，而快速砂型鑄造可以靈活控制鑄造時間。(c)可以鑄造更大模具部件。數控銑削技術壹方面可以提高加工效率，另壹方面可以加工更大的砂型，因此可以生產更大的模具零件。