影响选择性激光烧结的因素有哪些？掌握能量、材料和温度控制

要控制选择性激光烧结（SLS）的结果，您必须精确管理能量、材料和温度之间的相互作用。最关键的因素是激光参数（功率、扫描速度、扫描间距）、聚合物粉末的物理和热性能以及构建腔的温度管理。这些元素协同作用，决定了最终零件的密度、机械强度、尺寸精度和表面光洁度。

选择性激光烧结不仅仅是熔化粉末；它是一个热管理挑战。掌握激光输入能量与粉末床热性能之间的平衡是生产坚固、精确和可重复零件的基本关键。

SLS的核心支柱：能量、材料和温度

每一次成功的SLS打印都建立在对三个基本支柱的精心控制之上。了解它们如何相互作用对于故障排除和工艺优化至关重要。

激光是提供烧结能量的工具。能量的传递方式决定了颗粒是否正确熔合或零件是否失效。

激光功率：这决定了熔池的深度和强度。更高的功率允许更快的扫描，但如果与速度不平衡，可能会降解或烧焦聚合物。
扫描速度：这是激光束绘制横截面的速度。扫描速度与能量密度成反比；较慢的速度会向给定区域提供更多能量，促进更好的熔合。
扫描间距（或孵化距离）：这是相邻激光路径之间的距离。如果间距过宽，会在扫描线之间产生空隙，导致零件多孔且脆弱。如果过窄，可能会积聚过多的能量，导致变形。
层厚：这设置了零件的垂直分辨率。较厚的层允许更快的构建，但需要更多的激光能量才能穿透并与下层粘合，从而增加分层的风险。

粉末本身不是被动介质。它的特性对其吸收能量、在机器内流动以及凝固成最终零件的方式产生深远影响。

颗粒尺寸和分布：具有窄尺寸分布的细粉末通常会产生更光滑的表面光洁度和更高的零件密度。然而，过细的颗粒可能流动性差，难以铺展均匀的层。
颗粒形状（形态）：高度球形的颗粒表现出最佳的流动性。这使得它们能够紧密均匀地堆积在一起，这对于创建均匀的粉末床以及随之而来的更坚固、更一致的零件至关重要。

整个构建体积的温度，而不仅仅是激光下方的点，可以说是生产精确、无应力零件最关键的因素。

优化SLS过程总是涉及平衡相互竞争的因素。很少有单一的“最佳”设置，只有针对特定目标的最佳设置。

能量密度是关联激光功率、扫描速度和扫描间距的公式。能量密度过低会导致“欠烧结”，即粉末颗粒未完全熔合，从而产生脆弱、多孔的零件。能量密度过高会导致“过烧结”，这会烧焦聚合物，降低机械性能，并导致零件变形。

保持较高的零件床温度对于防止翘曲非常有效，但它也有缺点。升高的温度可能导致热量“渗入”精细特征周围未烧结的粉末中，导致它们失去清晰度或“生长”超出其预期尺寸。

重复使用未烧结的粉末对于使SLS具有成本效益至关重要。然而，粉末在每个热循环中都会轻微降解。更新率——新（原始）粉末与旧粉末的比例——是一个关键的操作因素。低更新率可以节省成本，但随着材料性能的变化，可能会导致零件质量随时间推移而变得不一致。

要实现您期望的结果，请关注最直接影响您主要目标的因素。

最终，成功的SLS打印是一个系统性的过程，需要平衡这些相互竞争的因素，以满足您应用的特定需求。