选择性激光烧结(SLS)及其在电子制造中的工作原理

2020年3月26日

电子设备上的“开始”按钮，旁边写着“创新”

“这不是我们一贯的做法。”很多时候，“这不是我们一贯的做法”这句话会成为优秀项目和发明的丧钟。想想看:如果过去、现在和未来的思想家没有冒险推进他们的思想，我们可能仍然像砖瓦匠一样骑在马背上完成工作，认为动力飞行的想法纯粹是愚蠢的，可能永远不会有探索宇宙的愿望。当然，我们不会关心所谓的PCB设计或互联网的新事物。

突破性思维获胜

虽然增材制造已经成为一个被接受和可行的过程....并有可能对涉及PCB设计的过程，这一概念继续定义突破性思维，并继续促进创新。增材制造通过添加材料直到最终产品成型来开发产品，如pcb。

增材制造最初被认为是一种快速原型制造方法，现在产生了灵活性，持久性和环境友好这回应了消费者的需求和成本意识。让我们考虑一下实现增材制造的几种方法。材料挤压依赖于一个加热的喷嘴在床上水平移动。挤压材料添加到产品中，同时床层降低并为新层提供更多空间。材料挤压的一个子集称为定向能沉积(DED)，使用类似的方法添加陶瓷、聚合物和金属层。

激光或热束通过溶解不同类型的材料，使一种称为动力床聚变的附加过程成为可能。功率床熔合包括直接金属激光烧结(DMLS)、立体光刻(SLA)、电子束熔炼(EBM)、选择性热烧结(SHS)和选择性激光烧结(SLS)等工艺。不同的电源融合流程如下表所示。

动力床融合过程
过程	描述	材料
直接金属激光烧结	3D打印技术，使用激光从3D CAD模型中创建金属部件	细粉金属合金或纯金属，包括钢、铝、钛、镍合金
有限元	使用紫外线激光将液体热固性树脂转换成层，形成3d打印物体	树脂
电子束熔化	采用电磁线圈控制的高精度高功率电子束。在真空中工作，并根据CAD模型定义的几何形状熔化材料	钛粉和钴铬粉
选择性热烧结	使用热打印头来硬化粉末层	热塑性塑料
选择性激光烧结	3D打印技术，使用激光从3D CAD模型中创建尼龙部件	尼龙或聚酰胺

除了使用挤压、熔合和聚合技术外，增材制造还可能包括喷射工艺。粘合剂喷射结合了通过打印头分配粉末材料层和应用绑定液体来构建产品，材料喷射再次使用打印头分配材料。与粘合喷射相比，材料喷射使用自然冷却或紫外线照明来稳定材料层。

关于砌砖工作…

一种名为烧结的古老制造工艺已经成为增材制造的基础部分。在人类文明非常非常早期的时期，砖瓦制造者利用热和压力将材料烧结成实心砖。现代制造业使用不同类型的烧结，如直接金属激光烧结和选择性激光烧结，以生产各种各样的部件和组件。此外，3D打印机依靠烧结来构建物体。

选择性激光烧结不是直接用金属激光烧结生产金属零件，而是使用计算机控制的过程将热塑性颗粒熔合成单层。烧结过程开始于计算机辅助设计(CAD)．在此基础上，该过程继续进行，通过数学方法将3D CAD模型切割成2D横截面格式，机器可以使用这种格式用高级聚合物构建有限运行、耐用的操作部件。SLS的“选择性”是通过激光自动精确地瞄准由3D模型定义的空间中的点的能力来实现的。

在SLS工艺的制造部分，一个滚轮组件推动粉末材料在整个构建活塞上创建一个均匀的层。然后，大功率二氧化碳激光扫描仪将二维横截面绘制并烧结到均匀的粉末材料层上。SLS内部的机构反复降低构建活塞和提升粉末输送活塞，以添加一层新的材料。这种不断的运动的建立和粉末输送活塞继续，直到工艺已经制造出一个完整的部分。

制造设施内的SLS机器