SLS工艺一般采用红外激光器，在计算机控制下根据分层截面信息对粉末材料进行有选择的照射，材料粉末在高强度的激光照射下被烧结在一起，得到零件的截面，并与已成形的部分黏结；一层完成后再进行下一层烧结，全部烧结完后去掉多余的粉末，就可以得到一个烧结好的零件。目前，SLS主要采用振镜式激光扫描和X-Y直线导轨扫描。

图4-7　振镜式激光扫描原理

振镜式激光扫描系统的基本原理如图4-7所示，包括激光器、振镜X、振镜Y、聚焦透镜等，其中振镜X和振镜Y正交设置。激光束首先照射到振镜X，经振镜X反射到振镜Y，再经振镜Y反射到工作台的烧结区内形成一个扫描点。计算机控制系统根据截面轮廓形状和路径分别驱动振镜X和振镜Y，使其能够做固定角度的偏转，振镜的偏转带动反射镜的偏转。振镜偏转由电动机带动，振镜转动惯量小，可不考虑加减速的影响，因此振镜式激光扫描系统响应速度快；振镜式激光扫描系统扫描速度快，变速范围宽，能满足绝大部分材料的烧结要求；扫描光斑的形状随振镜的偏转角变化，各扫描点能量分布不均，影响材料成形的物化和机械性能；扫描速度随振镜偏转角的变化而变化，为保持各点速度相同，需进行复杂的插补运算，增加了数据处理与转换的工作量；为使振镜的偏转控制与激光束的光强匹配，以减小误差，需要复杂的误差补偿运算。

振镜式激光扫描系统在扫描过程中，扫描点与振镜X轴、Y轴反射镜的摆动角度以及动态聚焦的调焦距离是一一对应的，但是它们之间的关系是非线性的。只有通过精确的扫描模型得到扫描点坐标与振镜X轴和Y轴反射镜摆角及动态聚焦移动距离之间的精确函数关系，才能实现振镜式激光扫描系统扫描控制。

振镜式激光物镜前扫描方式原理如图4-8所示。入射激光束经过振镜X轴和Y轴反射镜反射后，由f-θ透镜聚焦在工作面上。理想情况下，焦点距离工作场中心的距离L满足以下关系：

式中，f为f-θ透镜的焦距，θ为入射激光束与f-θ法线的夹角。

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图4-8　振镜式激光物镜前扫描方式原理

通过计算可得工作场上扫描点的轨迹，并通过式（4-2）和式（4-3）表示：

式中，，其为扫描点距工作场中心的距离，θx为振镜X轴的机械偏转角度，θy为振镜Y轴的机械偏转角度。

综上所述，振镜式激光物镜前扫描方式的数学模型如式（4-4）和式（4-5）所示。

图4-9为X-Y直线导轨扫描原理图。来自激光器的激光束经镜1的反射指向X正向，随X一起移动的镜2将激光束反射到工作台的烧结区内，形成一个烧结点。扫描轨迹是通过控制X、Y两轴的运动从而带动镜1和镜2来实现的。XY直线导轨扫描的特点是：数据处理相对简洁，控制易于实现；扫描精度取决于XY直线导轨的精度；激光聚焦容易，扫描过程中扫描光斑形状恒定；导轨惯性大，需考虑加减速影响，扫描速度相对较慢，加工效率不高，故XY直线导轨扫描在SLS工艺中已很少应用。

图4-9　直线导轨扫描原理