在2024年，選擇性雷射燒結（SLS）技術正迅速崛起，成為增材製造領域的焦點。SLS以高效、精確的雷射燒結粉末材料，生產出具卓越機械性能的零件，廣泛應用於工業和醫療等領域。隨著技術的成熟，SLS成為大規模生產和定制製造的首選，受到福特、BMW、NASA及Adidas等知名企業的青睞。

 

 

 

什麼是SLS選擇性雷射燒結？

選擇性雷射燒結（Selective Laser Sintering, SLS）是一種3D列印技術，透過高能雷射逐層燒結粉末材料來構建固體結構。這項技術無需支撐結構，適用於多種材料（如塑料、金屬、陶瓷），能製造高強度、高精度的零件。SLS特別適合小批量生產，尤其在製作複雜幾何形狀和功能性零件時，廣泛應用於航太、汽車和醫療等領域。

  

雷射燒結的工作原理：無需支撐的工藝

  1. 材料準備：SLS使用的材料通常是塑料、金屬、陶瓷等粉末狀物質。這些粉末被均勻地鋪在工作平台上，形成一個薄薄的粉末層。
  2. 雷射燒結：高能雷射按照預先設計的數位模型（3D CAD文件）指令，在X-Y平面上逐點掃描，將雷射聚焦在需要的區域。雷射的高溫會使粉末材料局部熔融或燒結，從而使其固化成形。
  3. 逐層累積：當一層的燒結完成後，工作平台會下降一個粉末層的厚度（通常是幾微米到幾百微米不等），隨後新的一層粉末會被鋪在已經成形的部分上，並且再次由雷射掃描燒結。這個過程重複進行，直到整個物件完成。 

 

SLS不需支撐？

沒錯！SLS在製造過程中完全不需要支撐！未燒結的粉末材料在3D列印過程中充當了支撐。當雷射燒結所需的粉末層時，未被雷射燒結的粉末仍然保持在構建平台上，穩定支撐著已列印的部分。這使SLS技術能夠列印出複雜的幾何形狀和內部結構，無需額外的支撐結構，讓後處理過程更為方便。 

   

（圖：SLS後處理）

 

SLS能印什麼材料呢？

選擇性雷射燒結（SLS）技術能打印多種材料，包括尼龍、玻璃纖維增強尼龍、碳纖維增強尼龍以及其他聚合物和金屬材料。這些材料具有不同的特性，適合用於各種工業和醫療應用，提供強度、耐用性和設計自由度。

 

材料與應用：

  • 尼龍12 (PA12)：具有出色的強度、韌性和耐化學性，廣泛應用於工業零件、消費品和醫療器械。
  • 尼龍11 (PA11)：有更高的韌性和耐衝擊性，適合用於需要更高彎曲性能的應用，如運動器材和醫療植入物。
  • 玻璃纖維增強尼龍（GF Nylon)：提高了尼龍的剛性和強度。應用：結構部件、工業設備外殼。
  • 碳纖維增強尼龍（CF Nylon)：輕量化和高強度，適合航空航天、汽車工業之高性能應用。 

 

   

（圖：墨非三維列印成品）

 

除了尼龍，也有其他材料？

  • 熱塑性聚氨酯（TPU）：柔韌且耐磨，適合製作彈性部件。應用：鞋類、醫療器械、柔性電子產品。
  • 聚苯乙烯 (PS)：剛性和尺寸穩定性好。應用：消費品外殼、模型製作。
  • 聚醚醚酮 (PEEK)：高強度、高耐熱性和化學穩定性。應用：航空航天、汽車零部件、醫療植入物。
  • 氧化鋯（Zr02）：高硬度、耐磨、耐高溫。應用：耐磨零部件、高溫應用部件。
  • 氧化鋁 (Al203)：高硬度、絕緣性能好。應用：電子元件、工業零部件。
  • 蠟：用於製作精密鑄造模具。應用：鑄造、工業零部件的原型製作。 
 

 

 

SLS的優勢

材料性能優異：

SLS使用的材料通常具有優異的機械性能，能夠製作高強度、耐用的功能性零件。

大量製造：

粉末雷射燒結技術可以在一次列印中製作多個零件，提高生產效率，適合批量生產和客製化製造。

無需支撐結構：

由於不需要額外的支撐結構，未使用的粉未可以在下一次列印中再次使用，減少材料浪費。簡化後處理：沒有支撐結構意味著後處理過程更加簡單和快捷。

 

 

 SLS技術是市場上最適合批量製造的技術之一，其物理特性使零件設計更加自由，無支撐結構的製造過程加快了後處理速度，提升了便利性。許多供應鏈已成熟使用SLS進行大規模生產，例如福特、BMW、NASA及Adidas等等。

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