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关键词：选区激光烧结技术

选区激光烧结技术，简称SLS,是增材制造-3D打印技术之一。随着社会的发展，SLS 3D打印技术在打印精度和速度方面得到了发展。

近日，哥伦比亚大学工程学院近日发表的最新研究论文“Inverted multi-material laser sintering”研究方向就是基于选区激光烧结进行多材料3D打印，通过一种反转激光的工艺，能够实现两种不同材料的3D打印。

1. 告别大型粉末床

标准选区激光烧结技术的大致工作原理是，激光束在计算机控制下向下对零件截面轮廓内的粉末进行照射加热至粉末材料接近完全熔化状态，随后冷却凝固为固体层。接下来，铺设下一层粉末并重复上述过程，一层又一层的粉末被铺设和烧结，直至形成所需的三维实体零件。

通过这一打印原理能够较好的完成单一材料的3D打印，但如果在一次打印中使用多种不同材料则变得非常具有挑战性，这是由于一旦粉末层被铺设在打印床中，就很难被移走或更换为其他材料。此外，根据哥伦比亚大学工程学院，在标准选区激光烧结3D打印机中，粉末床中其余未融合的材料始终“包围”着被烧结的区域，直到打印完成后将零件取出并清除多余粉末后才能看出，这意味着在打印完成之前不一定会发现打印失败的情况。

2.激光束向上照射玻璃板。

研究团队采取了一种新的粉末材料烧结方式，这一方式中不再需要标准选区激光烧结设备中的大型粉末床，取而代之的是由打印平台将透明玻璃板放置在一层薄薄的塑料粉末材料上，然后激光束从下方照射粉末，将一层粉末烧结到玻璃板上，接下来如果需要打印另外一种不同的材料，则由打印平台将玻璃板移动到另外一种薄薄的粉末上，仍由激光束从下方照射，并将不同材料烧结到上一层材料表面。这一过程重复进行，直至完成零件的打印。

3. 材料3D打印样件。

在研究论文中，研究团队展示了通过以上新型选区激光烧结技术3D打印的样件，包括一个单一热塑性聚氨酯（TPU） 材料的样件和一个由TPU和尼龙（PA）材料构成的多材料样件。TPU 样件2.18毫米，共分为50层，平均打印层厚43.6微米，多材料样件平均打印层厚 71微米。这些样件展示了新型选区激光烧结工艺的可行性，同时展示了在烧结时将钢板用力压在玻璃板上从而获得更为致密材料的能力。

谈到该技术的应用前景，研究人员表示该技术具有制造嵌入式电路、机电部件甚至是机器人部件的潜力，可能是将选区激光烧结增材制造技术的应用由制造无源器件拓展至制造有源器件的关键。此外，该技术还可以拓展至梯度合金机械零件制造领域，例如制造涡轮叶片，其中一种材料用于制造核心部分，另一种材料用于制造表面涂层。研究人员现在正通过该技术试验金属粉末材料和塑料粉末材料两种应用，旨在将选区激光烧结工艺应用到更广泛的机械、电气、化学性能零部件制造领域。

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