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一、課題來源與背景：
歐美國家在工業(yè)級選擇性激光燒結(jié)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。以德國EOS和美國3D Systems為代表，這些企業(yè)在高性能設(shè)備、材料開發(fā)及工藝優(yōu)化上擁有完善的技術(shù)體系，并已廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療和工業(yè)制造領(lǐng)域。近年來，國外重點(diǎn)關(guān)注多激光協(xié)同控制、超高溫材料燒結(jié)以及大幅面復(fù)雜構(gòu)件的快速制造，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品性能。
國內(nèi)在此領(lǐng)域起步較晚，但近年來快速發(fā)展。以華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)等為代表的科研機(jī)構(gòu)，以及國內(nèi)企業(yè)在高溫激光燒結(jié)設(shè)備、工藝研發(fā)和材料創(chuàng)新方面取得顯著成果。
二、技術(shù)原理及性能指標(biāo)
增材制造的核心是通過逐層添加材料來制造三維物體，SLS 打印設(shè)備完全遵循這一原理。它利用高功率激光選擇性地?zé)Y(jié)粉末材料，將粉末顆粒逐層熔化并粘結(jié)在一起，從而形成三維實(shí)體，是增材制造核心原理的典型應(yīng)用案例。
主要性能指標(biāo)如下：
1、材料適應(yīng)性
適用材料為高分子聚合物：PA（尼龍）、TPU、PEEK等共計(jì)20余種。
材料利用率：未燒結(jié)粉末可回收（重復(fù)使用率約100%）。
2、成型精度
層厚分辨率：80-150μm。
尺寸誤差：通常為±0.2%。
3、機(jī)械性能
拉伸強(qiáng)度：尼龍（PA12）可達(dá)45-50MPa。
耐溫性：PA12熱變形溫度約180℃，PEEK可達(dá)340℃。
4、生產(chǎn)效能
構(gòu)建尺寸：設(shè)備成型缸尺寸為260×260×450mm至600×600×800mm。
打印速度：約20-26mm/h高度。
三、技術(shù)的創(chuàng)造性與先進(jìn)性
（一）創(chuàng)造性
1、無模具自由成型
顛覆傳統(tǒng)工藝：首次實(shí)現(xiàn)無需模具或刀具的“減法制造”向“增材制造”轉(zhuǎn)型，尤其適合單件或小批量復(fù)雜結(jié)構(gòu)生產(chǎn)（如拓?fù)鋬?yōu)化后的輕量化部件）。
自支撐設(shè)計(jì)革命：利用未燒結(jié)粉末作為自然支撐，突破傳統(tǒng)3D打印（如SLA）依賴支撐結(jié)構(gòu)的限制，可制造傳統(tǒng)工藝無法實(shí)現(xiàn)的懸空、內(nèi)腔、晶格等異形結(jié)構(gòu)（如航空航天燃料噴嘴內(nèi)的螺旋冷卻通道）。
2、材料兼容性創(chuàng)新
設(shè)備能夠支持多種高分子材料和復(fù)合材料的打印，并通過特殊的粉末處理工藝和打印參數(shù)優(yōu)化，提升了材料的力學(xué)性能和表面質(zhì)量。這種多材料適應(yīng)性擴(kuò)展了設(shè)備的應(yīng)用場景。通過復(fù)合粉末（如尼龍+玻璃纖維、金屬+陶瓷）實(shí)現(xiàn)材料性能定制化，例如碳纖維增強(qiáng)尼龍（PA-CF）兼具高強(qiáng)度和耐熱性。
（二）先進(jìn)性
1、復(fù)雜結(jié)構(gòu)制造能力
功能集成設(shè)計(jì)：可一體成型帶有內(nèi)部流道、鉸鏈或活動部件的組件（如汽車渦輪增壓器的冷卻系統(tǒng)），減少傳統(tǒng)工藝的裝配步驟。
微結(jié)構(gòu)可控性：通過調(diào)整激光參數(shù)（功率、掃描間距）精確控制孔隙率，制造生物相容性骨科植入物或輕質(zhì)吸能結(jié)構(gòu)。
2、高性能材料應(yīng)用
耐極端環(huán)境材料：直接燒結(jié)PEEK、PEKK等高溫聚合物，用于航空發(fā)動機(jī)耐200℃以上高溫的電纜支架。
四、技術(shù)的成熟程度，適用范圍和安全性
1、目前技術(shù)已經(jīng)高度成熟，可以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
2、適用場景：
復(fù)雜結(jié)構(gòu)：內(nèi)部流道、晶格結(jié)構(gòu)、一體化裝配體（如齒輪組）。
案例：西門子燃?xì)鉁u輪機(jī)葉片內(nèi)部的冷卻通道（傳統(tǒng)工藝需拆分焊接，SLS一體成型）。
小批量定制：單件或數(shù)百件量級，避免模具成本。
案例：助聽器耳模、骨科植入物（患者特異性匹配）。
輕量化需求：拓?fù)鋬?yōu)化后的鏤空結(jié)構(gòu)，減重30%-70%。
案例：空客A320艙門支架（SLS尼龍件比金屬件輕50%）。
功能集成：嵌入傳感器或?qū)щ娡返亩嗖牧喜考?
案例：柔性電子穿戴設(shè)備的TPU基電路支架。
3、安全性：材料無毒害，安全性高。
五、應(yīng)用情況及存在的問題
目前設(shè)備已與韓國現(xiàn)代汽車，廣汽、一汽等汽車廠商合作用于汽車的試制和產(chǎn)線夾具的使用，同時廣泛應(yīng)用于3D打印服務(wù)領(lǐng)域，銷售與國內(nèi)眾多服務(wù)商，為醫(yī)療、汽車、消費(fèi)品及電子、電器、教育等領(lǐng)域均有使用。
應(yīng)用方面存在的問題是設(shè)計(jì)思維轉(zhuǎn)換困難，由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)慣性，工程師習(xí)慣為注塑/CNC設(shè)計(jì)，不能充分利用SLS技術(shù)的無支撐、復(fù)雜結(jié)構(gòu)優(yōu)勢（如晶格減重）。

1.招鑾  2.何德生  3.歐健泉