在选择性激光烧结 (SLS) 中，使用的两种主要材料类别是聚合物和金属。虽然两者都很重要，但聚合物粉末——特别是尼龙——是绝大多数最常见的材料，也是工业3D打印中SLS一词最常指代的材料。
需要理解的核心原则是，虽然烧结技术可以适用于金属，但SLS工艺在根本上是为聚合物优化并由聚合物主导的。基于金属的应用通常使用一种类似但不同的工艺，称为直接金属激光烧结 (DMLS) 或选择性激光熔化 (SLM)。
主要材料类别：聚合物
绝大多数SLS 3D打印都是使用热塑性聚合物粉末进行的。这是因为它们在机械性能、细节分辨率和成本效益方面为原型制作和生产提供了出色的平衡。
为什么尼龙（聚酰胺）是行业标准
尼龙，特别是 PA12，是SLS的主力材料。其半结晶性质使其能够熔化和重新固化，同时最大限度地减少翘曲并具有出色的层间附着力。
这使得零件坚固、耐用，并具有抗冲击和耐化学性。另一个常见的变体 PA11 提供了更大的柔韧性和抗冲击性。
柔性聚合物 (TPU) 的作用
对于需要橡胶状特性的应用，热塑性聚氨酯 (TPU) 是首选材料。
TPU 用于制造柔韧、耐用的零件，能够承受显著的磨损，使其成为垫圈、软管和减震器的理想选择。
高性能和复合聚合物
为了增强特定性能，尼龙等基础聚合物通常与添加剂混合。玻璃填充 (GF) 或 碳纤维填充 (CF) 尼龙显著提高了刚度和耐热性，使材料的性能更接近注塑成型塑料。
第二大类别：金属
当需要极高的强度、硬度和耐热性时，技术转向金属粉末。这个过程通常被称为直接金属激光烧结 (DMLS) 或选择性激光熔化 (SLM)。
DMLS 与 SLS：一个关键区别
虽然用激光熔合粉末的核心概念相似，但 DMLS 在更高的温度下运行。它在分子水平上烧结金属颗粒，而不会完全熔化它们，而 SLM 则将金属带到完全熔融状态。
常用金属
金属烧结的应用需要高性能材料。最常见的包括不锈钢、钛、铝以及像因科镍合金这样的超级合金。
金属烧结的主要应用
这些材料保留用于性能不可妥协的严苛应用。这包括轻质航空航天部件、定制医疗植入物和高温工业工具。
理解权衡
在这两种材料类别之间做出选择完全取决于您的应用要求和预算。
聚合物 (SLS)：多功能性和成本效益
使用聚合物的SLS为大多数工程需求提供了出色的平衡。它比金属打印更快，成本显著更低，使其成为功能原型、复杂设计和中小批量生产的卓越选择。
金属 (DMLS/SLM)：高成本下的极致性能
金属3D打印提供的零件具有可与传统制造相媲美甚至超越的机械性能。然而，这种性能伴随着更高的材料成本、更长的构建时间以及更密集的后处理要求。
陶瓷的利基作用
正如参考文献所示，烧结也是陶瓷的重要工艺。然而，在基于激光的3D打印背景下，由于有效加工它们的技术挑战，陶瓷仍然是一种高度专业化且不常见的材料类别。
为您的应用做出正确选择
您最终的材料决定取决于零件的预期功能。
- 如果您的主要关注点是功能原型和具有平衡特性的最终用途零件： 尼龙 (PA12) 是明确的行业标准，提供了强度、细节和经济性的绝佳组合。
- 如果您的主要关注点是用于关键应用的高强度、耐热部件： 您应该指定一种基于金属的工艺，如使用钛或不锈钢的 DMLS。
- 如果您的主要关注点是制造柔韧、耐用或减震的零件： TPU 是生产具有橡胶状特性的部件的理想材料。
最终，理解聚合物和金属烧结之间的根本区别，使您能够选择与您的设计目标和性能要求完美契合的工艺。
总结表：
| 材料类别 | 主要材料 | 主要特性 | 常见应用 |
|---|---|---|---|
| 聚合物 | 尼龙 (PA12, PA11), TPU | 坚固、耐用、成本效益高、可选柔性 | 功能原型、最终用途零件、垫圈 |
| 金属 | 不锈钢、钛、铝 | 高强度、高硬度、耐热性 | 航空航天部件、医疗植入物、工具 |
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