2.2.2　激光選區(qū)燒結(jié)成形過程

1986年，由Texas大學(xué)的Declcard最早提出了激光選區(qū)燒結(jié)（SLS）的思想［19］，美國3D Systems公司［20］、德國EOS公司［21］先后推出了基于SLS技術(shù)的成形系統(tǒng)。SLS技術(shù)起初主要用于高分子和金屬零件的成形，1995年，Subramanian等［22］采用SLS技術(shù)制備了陶瓷零件，利用高分子黏結(jié)劑和Al₂O₃陶瓷的復(fù)合陶瓷粉體作為SLS成形材料，在不同SLS工藝參數(shù)條件下對造粒粉體進行燒結(jié)，獲得孔隙結(jié)構(gòu)隨機分布的陶瓷素坯。此后，SLS在復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷零件的制備中得到廣泛研究。

SLS工作原理如圖2-14所示。首先根據(jù)待打印陶瓷零件的三維CAD模型進行分層切片處理，按照二維切片信息有選擇性地對復(fù)合陶瓷粉體進行激光掃描，復(fù)合陶瓷粉體中的高分子黏結(jié)劑吸收激光能量熔化，陶瓷顆粒并不發(fā)生變化。激光掃描時，熔化的高分子黏結(jié)劑黏度下降，流動性增加，與周圍的陶瓷顆粒接觸，并在冷卻后固化實現(xiàn)陶瓷顆粒黏結(jié)，完成單層圖形的打印，最后按照順序逐層累加得到陶瓷坯體。在SLS成形過程中，陶瓷坯體的成形質(zhì)量不僅與粉體材料本身特性有關(guān)，還與成形技術(shù)參數(shù)如激光功率、掃描速度、掃描方式、層厚、掃描間距、光斑直徑、預(yù)熱溫度等有著很大的關(guān)系。目前，國內(nèi)外許多研究者對采用SLS成形陶瓷開展了較多的研究。

圖2-14　SLS工作原理示意圖［23］