SLS成型用材料均为粉末材料。目前,SLS成型用材料既可选用热固性塑料,也可选用热塑性塑料。SLS成型用材料的种类主要有以下几种:
1.高分子材料 在高分子材料中,SLS技术经常使用的有:ABS、尼龙(PA)、尼龙与玻璃微球的共混物、蜡粉聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯粉(PS)等。
目前,已商品化的SLS成型用高分子材料主要是由美国DTM生产与制造的,包括:
(1)Polycarbonate(聚碳酸酯)。其特点是热稳定性良好,可用于精密铸造。
(2)Polystyrene(聚苯乙烯)。采用此材料需要用铸造蜡处理,以提高成型制件的强度和表面质量,其工艺与熔模铸造兼容。
(3)DuraForm PA(尼龙)。其特点是热与化学稳定性优良。
(4)DuraForm GF(添加玻璃珠的尼龙粉末)。其特点是热与化学稳定性优良,并且成型制件的尺寸精度也很高。(www.daowen.com)
2.金属材料 采用金属为主体的合成材料制成的成型制件硬度较高,能在较高的工作温度下使用,因此此种模型制件可用于复制高温模具。目前,常用的金属基合成材料主要是由以下两种材料组成:金属粉末材料(如铜粉、锌粉、铝粉、不锈钢粉末、铁粉等)、粘结剂(主要是高分子粉末材料)。
SLS成型用金属粉末材料可分为直接与间接成型两种金属粉末材料。商品化的直接成型材料是德国EOS的DirectSteel 20-V1(其中主要为钢粉末),间接成型的金属粉末主要有美国DTM研发的LaserFormST-100(不锈钢粉末)和RapidSteel 2.0(金属粉末)。
3.陶瓷材料 陶瓷粉末材料与金属合成材料相比具有更高的硬度,并且成型制件能在更高温度的环境中使用,也可用于复制高温模具。此外,陶瓷粉末具有很高的熔点,因此在陶瓷粉末里可加入低熔点的粘结剂。在激光烧结时,粘结剂首先熔化,熔化的粘结剂将陶瓷粉末粘结后成型,再通过后处理工艺便可提高陶瓷制件的性能。目前,常用的陶瓷粉末材料有:Al2 O3、SiC、ZrO2等。其粘结剂有:无机粘结剂、有机粘结剂和金属粘结剂。
中北大学(原华北工学院)研发的覆膜陶瓷粉末(CCPi)各方面性能较好,粒度也较小(160~300目),并且烧结制件变形很小,尺寸稳定。
4.覆膜砂粉末材料 用于SLS技术的覆膜砂表面涂覆有粘结剂(如低分子量酚醛树脂等)。目前已商品化的覆膜砂粉末材料有:美国DTM研发的SandForm Si(石英砂)、SandFormZRⅡ(锆石),以及德国EOS研发的EOSINT-S700(高分子覆膜砂)。覆膜砂粉末材料主要用于加工制作精度要求不高的原型制件,也可用于汽车制造业及航空工业等砂型铸造模型及型芯的制作,适合单件、小批量砂型铸造金属铸件的生产,尤其适用于传统加工制造技术难以加工出来的金属铸件。
一般情况下,SLS技术用材料要有一定的导热性、良好的热固性,而且经激光烧结后要有足够的粘结强度。此外,粉末材料的颗粒直径一般应在0.05~0.15mm范围内,否则会降低成型制件的表面精度。当采用覆膜陶瓷粉或覆膜砂制作铸造用型芯时,应具有良好的涂挂性以及较小的发气性等。
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