盡管其幾十年的悠久歷史，選擇性激光燒結(jié)(SLS)仍然具有未開發(fā)潛力，形成使用其他3D打印方法難以制作的高質(zhì)量生產(chǎn)零件。生產(chǎn)高質(zhì)量塑料部件的3D打印的最大挑戰(zhàn)之一是通常以z軸的強度降低而觀察其機械性能強弱。

雖然Essentium和Rize3D等公司已經(jīng)嘗試克服這些局限性，但是在熔融長絲制造(FFF)方面進行了新的修改，而碳已經(jīng)在類似于立體光刻(SLA)的方法中證明了改進的機械性能，這些公司在提供更多的機械各向同性部件方面是獨一無二的。

相比之下，作為打印技術(shù)的SLS固有地提供了更多的機械各向同性的部件。此外，SLS打印中的粉末床作為零件的天然支撐結(jié)構(gòu)，使得難以使用FFF或SLA進行打印的幾何以及垂直“嵌套”零件。

結(jié)構(gòu)聚合物如何解決SLS 3D打印的局限性

然而，由于有限數(shù)量的市售熱塑性粉末，SLS受到材料限制。此外，SLS設(shè)備開發(fā)落后于其他技術(shù)，封閉材料平臺許多大型SLS打印機制造商使用進一步限制了新材料采用。

我們最近與SLS打印公司的發(fā)明者Carl Deckard及其結(jié)構(gòu)聚合物公司 Vikram Devarajan的聯(lián)合創(chuàng)始人就他們對SLS未來機會的看法以及他們?nèi)绾卧O(shè)想材料開發(fā)來解決SLS打印在整個價值鏈中的核心挑戰(zhàn)。

選擇性激光燒結(jié)系統(tǒng)具有一系列價格點，但由于許多系統(tǒng)的溫度范圍有限，材料選擇有限。值得注意的例外是粗體。

表：PA =聚酰胺; TPE =熱塑性聚乙烯; PEEK =聚醚醚酮; PEKK =聚醚酮酮; TPU =熱塑性聚氨酯

今天SLS的主要限制之一是缺少可以以這種打印方法所需的粉末形式生產(chǎn)的材料，這反映在上表中所示的各種可用材料中。市售的塑料粉末通常通過以下兩種方法之一制成：冷凍研磨或溶劑型沉淀。

這些方法中的每一種都與許多期望的熱塑性塑料不相容，并且兩種方法都是昂貴的并且產(chǎn)生具有寬的粒度分布的粉末。

結(jié)構(gòu)聚合物旨在通過其通過斬波纖維生產(chǎn)粉末的新方法來擴大SLS打印的熱塑性粉末的范圍。其紡織加工設(shè)備的生產(chǎn)方法可以從廣泛的熱塑性塑料制造粉末，并且顯示出更好的受控粒度分布。

雖然尼龍12是今天最常見的SLS材料，但Carl和Vikram表示，結(jié)構(gòu)聚合物已經(jīng)展示了幾種高度商業(yè)利益的聚合物的生產(chǎn)，其中可接受的粉末目前不能用于SLS。

這些材料包括彈性體(特別是熱塑性聚氨酯)，幾種聚丙烯和聚酯。盡管材料多樣性是推動應(yīng)用應(yīng)用的必要條件，但從流程的角度來看，通過低溫研磨或溶劑型沉淀驗證新粉末的時間表仍然非常慢，并且可以擴大到滿足需求，而不會影響粉末質(zhì)量和一致性。

新材料的商業(yè)化取決于材料供應(yīng)商和打印機制造商合作提供與其常規(guī)制造的類似物競爭的材料性能。

除了有限數(shù)量的可打印塑料粉末外，目前的SLS打印機還有幾種設(shè)備限制。由于早期使用SLS中的尼龍，大多數(shù)日期安裝的打印機只能達到200°C的最高燒結(jié)溫度，因此不能燒結(jié)高性能聚合物(EOS和Oxford Performance Materials作為顯著的例外)。

SLS在地平線上的變化

此外，大多數(shù)系統(tǒng)使用過于簡單的溫度控制系統(tǒng)，阻礙了精度以及最終的打印速度。卡爾預(yù)測，類似于FFF打印機創(chuàng)新和設(shè)計的激增，允許更全面的打印機價格和能力范圍，在未來五年內(nèi)，SLS打印機將在設(shè)計過程中進行大修，從而消除對溫度，速度的限制，以及早期型號的成本。

這種技術(shù)創(chuàng)新將需要投資SLS的承諾和材料供應(yīng)商和產(chǎn)品制造商的支持，并且在設(shè)備層面已經(jīng)有顯著的支持跡象。該低成本SLS 3D打印機通過Sinterit，取得Sintratec和Formlabs反映的FFF桌面專業(yè)打印機的研發(fā)和EOS的高溫雙激光系統(tǒng)的公告是對更加方便和生產(chǎn)導(dǎo)向SLS系統(tǒng)早期步驟。

開放材料系統(tǒng)

SLS打印中新材料采用的最終限制是主要SLS打印機制造商使用的封閉業(yè)務(wù)模式。像3D Systems 這樣的公司要求客戶在其SLS系統(tǒng)上使用公司的材料，并且只提供有限的材料。

展望未來，Carl和Vikram預(yù)計，新材料開發(fā)將導(dǎo)致對可以使用更廣泛的熱塑性塑料的開放系統(tǒng)的需求更強。Prodways等公司已經(jīng)如上表所示朝著這個方向發(fā)展。封閉系統(tǒng)市場領(lǐng)導(dǎo)者是否遵循開放材料模式，成為打印機銷售未來收入的一個問題，超過了材料銷售向第三方的未來收入損失。在這方面，惠普雖然也使用尼龍粉末打印，但其材料平臺是開放的，允許第三方材料的加入測評，這一塊做的很好。

在上表中可以看到克服當前SLS打印技術(shù)的局限性的進展情況，顯示了市場上一些領(lǐng)先的SLS打印機的技術(shù)規(guī)格。具體來說，大膽的文字顯示了一些公司如何開始應(yīng)對與設(shè)備成本，材料多樣化和溫度限制有關(guān)的挑戰(zhàn)。

然而，SLS打印的廣泛采用將需要材料開發(fā)商，打印機制造商和零件制造商共同合作，并模擬垂直整合，這有助于推動成功的金屬粉末床技術(shù)在航空航天和醫(yī)療應(yīng)用中的應(yīng)用。

如何改善SLS 3D打印

雖然卡爾表示，SLS打印機的改進將受到材料開發(fā)的推動，但材料開發(fā)又需要受到打印機開發(fā)商和最終零件制造商的關(guān)注。

對材料開發(fā)和供應(yīng)有興趣的公司應(yīng)探索新穎的熱塑性粉末生產(chǎn)方法，通過與結(jié)構(gòu)化聚合物等初創(chuàng)公司的合作伙伴關(guān)系或通過內(nèi)部開發(fā)擴大SLS熱塑性塑料的范圍。

打印機開發(fā)商有機會通過更便宜，更快速和更高的處理溫度設(shè)備來區(qū)分自己。最重要的是，產(chǎn)品設(shè)計師和制造商應(yīng)該考慮SLS打印的定制產(chǎn)品，需要比FFF或SLA目前提供的更好的各向同性特性，并且應(yīng)該與材料和打印機開發(fā)人員合作，將材料和加工能力推向所需的產(chǎn)品規(guī)格。

(責任編輯：admin)

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