特種加工技術(shù)課件第13章 快速成形

第十三章快速成形（RP）

13.1概述增材制造的快速成形(RapidPrototypingOperations,RP)技術(shù)得到了長足的發(fā)展，新的工藝方法不斷涌現(xiàn)，迄今成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，不僅在制造業(yè)領(lǐng)域成為熱點(diǎn)，據(jù)報(bào)道美國有人將它用于建筑領(lǐng)域，即快速打印整體的房屋。傳統(tǒng)的制造技術(shù)多為減材加工，隨加工過程材料逐漸減少，即毛坯比成品更重，而快速成型則是隨著加工過程的繼續(xù)零件的重量越來越大，即是增加材料的過程，故有人把它稱之為“增材制造”?？梢娍焖俪尚蔚漠a(chǎn)生是基于傳統(tǒng)加工思維的反向考慮，即逆向思維。它產(chǎn)生的技術(shù)基礎(chǔ)是計(jì)算機(jī)及其軟件（CAD）的發(fā)展、數(shù)控技術(shù)、CAM、激光技術(shù)、材料技術(shù)和成像技術(shù)等。逆向思維？？如今獲得CAD三維造型的模型數(shù)據(jù)比較容易，也便于存儲，這些數(shù)據(jù)傳輸給CAM系統(tǒng)數(shù)控編程后驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床，使得加工過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，如圖13.1。借助于CAD/CAM,快速成形技術(shù)在制造原模最能體現(xiàn)其獨(dú)特優(yōu)勢?？焖俪尚渭夹g(shù)能自動(dòng)、快速地將設(shè)計(jì)思想物化為具有一定結(jié)構(gòu)和功能的原型或直接制造零部件，從而可對產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行快速評價(jià)、修改，以響應(yīng)市場需求，提高企業(yè)的競爭能力。13.1.1工藝原理如圖13.2是快速成形技術(shù)的原理過程：通過CAD數(shù)據(jù)加工零件直接進(jìn)行三維模型的自動(dòng)造型獲得三維數(shù)據(jù)（圖a），當(dāng)然也可通過立體掃描等手段獲得三維數(shù)據(jù)和造型。將三維模型分層切片后獲得每一層的二維數(shù)據(jù)（圖b），在二維數(shù)控（X-Y）工作臺就可以加工出二維的薄片材料，每個(gè)二維片層數(shù)據(jù)對應(yīng)各自的加工程序，每當(dāng)一層制造完備，工作臺Z軸方向下降一層厚度的距離，接著下一次的片層加工，而前后兩片制造中又是粘連在一起的，故又叫分層/疊層制造，即看單層是在分層制造，看總體就是將單層疊加在一起的是疊成制造。圖c是工藝實(shí)施之前的輔助準(zhǔn)備工作，對應(yīng)有的零件需要輔助支撐。圖d是制造過程確定優(yōu)化的工具路徑或軌跡，這在CAM二維編程中體現(xiàn)?？傊?，化復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)為簡單的二維薄片，逐層形成實(shí)物薄片，逐層疊加，最后還原三維實(shí)體零件，制造出復(fù)制結(jié)構(gòu)的實(shí)物產(chǎn)品。快速成形技術(shù)最突出的優(yōu)點(diǎn)：①不需要任何模具、刀具、夾具和機(jī)床就能直接從計(jì)算機(jī)圖形數(shù)據(jù)中生成任何形狀的零件并迅速制造出實(shí)物模型或產(chǎn)品，極大地縮短產(chǎn)品的研制周期，提高生產(chǎn)率和降低生產(chǎn)成本。②制造過程無切屑等廢料產(chǎn)生，大幅減少了材料浪費(fèi)。③可以制造出傳統(tǒng)加工技術(shù)無法制造出的外形和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，讓人們可以更有效地設(shè)計(jì)出諸如飛機(jī)機(jī)翼或熱交換器。④快速成形技術(shù)還可以簡化生產(chǎn)制造過程，快速有效又廉價(jià)地生產(chǎn)出單個(gè)物品，⑤與傳統(tǒng)工藝制造出的零件相比，制造出來零件的重量要輕60%，并且同樣堅(jiān)固。13.1.2RP技術(shù)分類表13.1，按照原材料的形態(tài)分為三大類：液態(tài)、粉體和固態(tài)/片材，按照工藝類型具體分為了7類。即光固化成形、光掩膜法、熔絲堆積、彈道微粒制造、立體打印、選擇性激光燒結(jié)和薄片分層疊加。13.1.3應(yīng)用場合

如圖13.3所示，快速成形制作的三維模型目前主要應(yīng)用于CAD設(shè)計(jì)驗(yàn)證、數(shù)據(jù)檢測、功能驗(yàn)證、蠟?zāi)Ｓ糜谙ｈT造、制造模具母模（原模）、模型、醫(yī)療斷層掃描和核磁共振成像數(shù)據(jù)。圖13.4為激光光固化制作的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣管結(jié)構(gòu)。它可以用作測試空氣流動(dòng)性能的試驗(yàn)?zāi)Ｐ?。為此，?dāng)今可用的光固化樹脂都證明了其滿意度。

快速成形技術(shù)的市場應(yīng)用：工業(yè)造型、機(jī)械制造、航空航天、軍事、建筑、影視、家電、輕工、醫(yī)學(xué)、考古、文化藝術(shù)、雕刻、首飾等領(lǐng)域都得到了廣泛應(yīng)用，主要集中在以下幾個(gè)方面：①產(chǎn)品設(shè)計(jì)開發(fā)領(lǐng)域：②建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域：③機(jī)械制造領(lǐng)域：④模具制造領(lǐng)域：⑤醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：⑥文化藝術(shù)領(lǐng)域⑦在航空航天領(lǐng)域：⑧家電領(lǐng)域：13.2液態(tài)原材料快速成型工藝13.2.1光固化成形1.成形原理光固化成形工藝，也常被稱為立體光刻成形，英文的名稱為StereoLithography簡稱SL，也有時(shí)被簡稱為SLA（StereoLithographyApparatus），該工藝是由CharlesHull于1984年獲得美國專利，是最早發(fā)展起來的快速成型技術(shù)。如圖13.5，計(jì)算機(jī)CAD系統(tǒng)創(chuàng)建3D數(shù)據(jù)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化STL格式，分切3D模型數(shù)據(jù)成N層，用特定波長與強(qiáng)度的激光聚焦到光固化材料表面，使之由點(diǎn)到線，由線到面順序凝固，完成一個(gè)層面的繪圖作業(yè)，然后升降臺在垂直方向移動(dòng)一個(gè)層片的高度，再固化另一個(gè)層面。這樣層層疊加構(gòu)成一個(gè)三維實(shí)體。圖13.6，其工作原理是：將液態(tài)光敏樹脂放入加工槽中，開始時(shí)工作臺的高度與液面相差一個(gè)截面層的厚度，經(jīng)過聚焦的激光按橫截面的輪廓對光敏樹脂表面進(jìn)行掃描，被掃描到的光敏樹脂會(huì)逐漸固化，這樣就可以產(chǎn)生了與橫截面輪廓相同的固態(tài)的樹脂工件。此時(shí)，工作臺會(huì)下降一個(gè)截面層的高度，固化了的樹脂工件就會(huì)被在加工槽中周圍沒有被激光照射過的還處于液態(tài)的光敏樹脂所淹沒，激光再開始按照下一層橫截面的輪廓來進(jìn)行掃描，新固化的樹脂會(huì)粘在下面一層上，經(jīng)過如此循環(huán)往復(fù)，整個(gè)工件加工過程就完成了。然后將完成的工件再經(jīng)打光、電鍍、噴漆或著色處理即得到要求的產(chǎn)品。光固化成形優(yōu)點(diǎn)如下：①成型過程自動(dòng)化程度高：SLA系統(tǒng)非常穩(wěn)定，加工開始后，成型過程可以完全自動(dòng)化，直至原型制作完成。②尺寸精度高：SLA原型的尺寸精度可以達(dá)到±0.1mm。③優(yōu)良的表面質(zhì)量：雖然在每層固化時(shí)側(cè)面及曲面可能出現(xiàn)臺階，但上表面仍可得到玻璃狀的效果。④可以制作結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜的模型。⑤可以直接制作面向熔模精密鑄造的具有中空結(jié)構(gòu)的消失型模具。其缺點(diǎn)也存在：①制件易變形：成形過程中材料發(fā)生物理和化學(xué)變化；②設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)及維護(hù)成本較高：液態(tài)樹脂材料和激光器的價(jià)格較高；③使用的材料較少：目前可用的材料主要為感光性的液態(tài)樹脂材料；液態(tài)樹脂有氣味和毒性，并且需要避光保護(hù)，以防止提前發(fā)生聚合反應(yīng)，選擇時(shí)有局限性；④需要二次固化：經(jīng)快速成型系統(tǒng)光固化后的原型樹脂并未完全被激光固化；⑤較脆：易斷裂性能尚不如常用的模具成形的塑料制品。⑥需要設(shè)置擺放輔助支撐。2.工藝特點(diǎn)

擺放方位的處理是十分重要的，一般情況下，從縮短原型制作時(shí)間和提高制作效率來看，應(yīng)該選擇尺寸最小的方向作為疊層方向。但是，有時(shí)為了提高原型制作質(zhì)量以及提高某些關(guān)鍵尺寸和形狀的精度，需要將最大的尺寸方向作為疊層方向擺放。有時(shí)為了減少支撐量，以節(jié)省材料及方便后處理，也經(jīng)常采用傾斜擺放。確定擺放方位以及后續(xù)的施加支撐和切片處理等都是在分層軟件系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)。

支撐施加的好壞直接影響著原型制作的成功與否及制作的質(zhì)量。支撐施加可以手工進(jìn)行，也可以軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。軟件自動(dòng)實(shí)現(xiàn)的支撐施加一般都要經(jīng)過人工的核查，進(jìn)行必要的修改和刪減。為了便于在后續(xù)處理中支撐的去除及獲得優(yōu)良的表面質(zhì)量，主要的支撐類型如圖13.7所示，支撐作用和減少翹曲變形。3.應(yīng)用自從1988年美國3DSystems公司推出第一臺商品化設(shè)備SLA250以來，光固化快速成型技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速而廣泛的應(yīng)用，在概念設(shè)計(jì)的交流、單件小批量精密鑄造、產(chǎn)品模型、快速工模具及直接面向產(chǎn)品的模具等諸多方面廣泛應(yīng)用于汽車、航空、電子、消費(fèi)品、娛樂以及醫(yī)療等行業(yè)。

光掩膜法是以色列的Cubital公司開發(fā)出的。同SLA一樣，該系統(tǒng)同樣利用紫外光來固化光敏樹脂，但光源和具體的工藝方法與SLA不一樣，曝光是采用光學(xué)掩模技術(shù)，電子成像系統(tǒng)先在一塊特殊玻璃上通過曝光和高壓充電過程產(chǎn)生與截面形狀一致的靜電潛像，并吸附上碳粉形成截面形狀的負(fù)像，接著以此為“底片”用強(qiáng)紫外燈對涂敷的一層光敏樹脂同時(shí)進(jìn)行曝光固化，把多余的樹脂吸附走以后，用石蠟填充截面中的空隙部分，接著用銑刀把這個(gè)截面修平，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行下一個(gè)截面的固化。與SLA對比,SBC效率更高，因?yàn)镾GC的每層固化是瞬間完成的。SGC的工作空間較大，可以一次制作多個(gè)零件，也可以制作單件大零件（例如，尺寸可以達(dá)到500×350×500mm）。13.2.2光掩膜法（Solidbasedcuring，SBC，也稱立體光刻）具體工藝步驟如下：①零件三維造型，并利用切片軟件切片(A)。在每層制作之初，用光敏性樹脂均勻噴涂工作平面，如圖①所示。②在每一層，利用Cubital公司的專利印刷技術(shù)進(jìn)行光掩膜，如圖（B）所示。③然后用強(qiáng)紫外線燈（2KW）照射，暴露在外的光敏性樹脂被一次硬化，如圖②所示。④每一層固化后，未固化的光敏性樹脂被真空抽走以便重復(fù)利用，圖③。固化的光敏性樹脂在一個(gè)更強(qiáng)的紫外線燈（4KW）的照射下得以二次固化，如圖（D）所示。⑤用蠟填充被真空抽走的區(qū)域，圖④。通過冷卻系統(tǒng)使蠟冷卻變硬，硬化的蠟可以作為支撐，因此，不需要作額外的支撐，如圖⑤所示。⑥將蠟、樹脂層壓平，以便進(jìn)行下一層的制作。⑦零件制作完成后，將蠟去掉，打磨，得到模型，無需其它的后處理。如圖⑥所示。圖13.9是此法制作的汽車模型實(shí)物光掩膜法的工藝特點(diǎn)如下：①不需要設(shè)計(jì)支撐結(jié)構(gòu)。②零件的成形速度不受復(fù)雜程度的影響，只與體積有關(guān)。樹脂瞬時(shí)曝光，速度快，整層一次成型，效率高。③精度高，相對精度約在0.1％左右。④最適合制作多件原型，制作過程中可以隨意選擇不同零件的制作次序；一個(gè)零件未制作完時(shí)，可以先作另一個(gè)零件，再回過頭來繼續(xù)作未完零件。⑤模型內(nèi)應(yīng)力小，變形小，適合制作大型件。⑥制作過程中如發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，可以把錯(cuò)誤層銑掉，重新制作此層。同時(shí)光掩膜法也存在如下的缺點(diǎn)：①樹脂和石蠟的浪費(fèi)較大，且工序復(fù)雜。②設(shè)備占地大，噪音高，維護(hù)費(fèi)用昂貴。③可選材料少，使用材料有毒，且需密封避光保存。④制作過程中，感光過度會(huì)使樹脂材料失效。⑤后處理過程需要除蠟。1.原理裝置如圖13.10，熔絲堆積成形(Fuseddepositionmodeling，F(xiàn)DM),使用絲狀材料（石蠟、金屬、塑料、低熔點(diǎn)合金絲）為原料，利用電加熱方式將絲材加熱至略高于熔化溫度（約比熔點(diǎn)高1℃），在計(jì)算機(jī)的控制下，噴頭作x-y平面運(yùn)動(dòng)，將熔融的材料涂覆在工作臺上，冷卻后形成工件的一層截面，一層成形后，噴頭上移一層高度，進(jìn)行下一層涂覆（也可以是工作臺下降一個(gè)截面層的高度，然后噴頭進(jìn)行下一個(gè)橫截面的打?。绱搜h(huán)往復(fù)，熱塑性絲狀材料就會(huì)一層一層地在工作臺上完成所需要橫截面輪廓的噴涂打印，直至最后完成。13.2.3熔絲堆積成形新型FDM設(shè)備采用了雙噴頭。如圖13.11所示。一個(gè)噴頭用于沉積模型材料，另一個(gè)噴頭用于沉積支撐材料。一般來說，模型材料絲精細(xì)而且成本較高，沉積的效率也較低。而支撐材料絲較粗且成本較低，沉積的效率也較高。雙噴頭的優(yōu)點(diǎn)除了沉積過程中具有較高的沉積效率和降低模型制作成本以外，還可以靈活地選擇具有特殊性能的支撐材料，以便于后處理過程中支撐材料的去除，如水溶材料、低于模型材料熔點(diǎn)的熱熔材料等。2.特點(diǎn)熔絲堆積成形的工藝優(yōu)點(diǎn)：

①系統(tǒng)構(gòu)造原理和操作簡單，維護(hù)成本低，系統(tǒng)運(yùn)行安全。②可以使用無毒的原材料，設(shè)備系統(tǒng)可在辦公環(huán)境中安裝使用，污染小，材料可以回收。③用蠟成形的零件原型，可以直接用于失蠟鑄造。④可以成型任意復(fù)雜程度的零件，常用于成型具有很復(fù)雜的內(nèi)腔、孔等零件。⑤原材料在成型過程中無化學(xué)變化，制件的翹曲變形小。⑥原材料利用率高，且材料壽命長。⑦可以通過使用溶于水的支撐材料，支撐去除簡單，無需化學(xué)清洗，分離容易。熔絲堆積成形也存在一些缺點(diǎn)：①比SLA工藝加工精度低且沿成型軸垂直方向的強(qiáng)度比較弱。②工件表面比較粗糙：成型件的表面有較明顯的條紋。③需要設(shè)計(jì)與制作支撐結(jié)構(gòu)，需要對整個(gè)截面進(jìn)行掃描涂覆，加工過程的時(shí)間較長。④原材料價(jià)格昂貴。13.2.4彈道微粒制造(BallisticParticleManufacturing，BPM)彈道微粒制造工藝由美國的BPM技術(shù)公司開發(fā)和商品化。它用一個(gè)壓電噴射(頭)系統(tǒng)來沉積熔化了的熱塑性塑料的微小顆粒，如圖13.12所示。BPM的噴頭安裝在一個(gè)5軸的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，對于零件中懸臂部分，可以不加支撐，而非聯(lián)通的部分還要加支撐。13.3.1立體打印1.成形原理裝置立體打印技術(shù)(3D-printing,3DP)是由美國麻省理工學(xué)院開發(fā)成功的，它的工作過程類似于噴墨打印機(jī)，使用噴頭噴出粘結(jié)劑，選擇性地將零件的截面“印刷”在材料粉末上面，最后層層將各個(gè)截面粘結(jié)起來?？捎糜谥圃鞆?fù)雜形狀的模型、中空模型，或者制造復(fù)合材料或非均勻材料的模型等。如圖13.13，立體打印成型機(jī)的剖面示意圖。其工藝是先由鋪粉輥從左往右移動(dòng)，將供粉缸里的粉末在成型缸上均勻鋪上一層，然后按照計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)好的零件模型，由打印頭在第一層粉末上噴出零件底層截面的形狀。然后成型缸平臺向下移動(dòng)一定距離，再由鋪粉輥從供粉缸中平鋪一層粉末到剛才打印完的粉末層上，然后再由打印頭按照第二層截面的形狀噴灑粘結(jié)劑，層層遞進(jìn)，最后得到的零件整體是由各個(gè)橫截面層層重疊起來的。這種技術(shù)將原本只能在成型車間才能進(jìn)行的工藝搬到了普通辦公室，擴(kuò)大應(yīng)用面。13.3粉體材料的快速成型打印過程完成之后，需要一些后續(xù)處理措施來達(dá)到加強(qiáng)模具成型強(qiáng)度及延長保存時(shí)間的目的，其中主要包括靜置、強(qiáng)制固化、去粉、包覆等。2.立體打印的工藝特點(diǎn)傳統(tǒng)方法比較具有很多優(yōu)點(diǎn)：①速度快：速度快是3DP的最大優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椴恍枰厥獾牡毒摺A具、模型和模具，只要有了零件的CAD模型就可以直接制造零件，因此可以快速地制造零件。②適于制造復(fù)雜形狀的零件：3DP技術(shù)和其他快速原型技術(shù)一樣，對零件的復(fù)雜性幾乎沒有限制，只要能提供合適的CAD模型，就可以制造出相應(yīng)的零件。

③可用于制造復(fù)合材料或非均質(zhì)材料的零件：3DP技術(shù)在制造零件過程中可以改變材料，因此可以生產(chǎn)各種不同材料、顏色、機(jī)械性能、熱性能組合的零件。④可適合于制造小批量零件。13.3.2選擇性激光燒結(jié)

1.原理裝置選擇性激光燒結(jié)工藝(SelectiveLaserSintering，SLS)是由美國德克薩斯大學(xué)奧汀分校的C.R.Dechard于1989年研制成功。該方法已被美國DTM公司商品化。于1992年開發(fā)了基于SLS的商業(yè)成型機(jī)(Sinterstation)。十幾年來，DTM公司在SLS領(lǐng)域做了大量的研究工作。德國的EOS公司在這一領(lǐng)域也做了很多研究工作，并開發(fā)了相應(yīng)的系列成型設(shè)備。采用激光有選擇地分層燒結(jié)固體粉末，并使燒結(jié)成型的固化層疊加生成所需形狀的零件。其整個(gè)工藝過程包括CAD模型的建立及數(shù)據(jù)處理、鋪粉、燒結(jié)以及后處理等。如圖13.15是其工作原理：整個(gè)工藝裝置由粉末缸和成型缸組成，工作時(shí)粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由鋪粉輥將粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均勻鋪上一層，計(jì)算機(jī)根據(jù)原型的切片模型控制激光束的二維掃描軌跡，有選擇地?zé)Y(jié)固體粉末材料以形成零件的一個(gè)層面。粉末完成一層后，工作活塞下降一個(gè)層厚，鋪粉系統(tǒng)鋪上新粉?？刂萍す馐賿呙锜Y(jié)新層。如此循環(huán)往復(fù)，層層疊加，直到三維零件成型。最后，將未燒結(jié)的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。對于金屬粉末激光燒結(jié)，在燒結(jié)之前，整個(gè)工作臺被加熱至一定溫度，可減少成型中的熱變形，并利于層與層之間的結(jié)合。2.工藝特點(diǎn)

選擇性激光燒結(jié)工藝和其它快速成型工藝相比，具有較多的優(yōu)點(diǎn)：

①可直接制作金屬制品：在目前廣泛應(yīng)用的幾種快速原型工藝方法中，唯有SLS方法可直接燒結(jié)制作金屬材質(zhì)的原型，這是SLS工藝的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。

②可采用多種材料：從原理上說，這種方法可采用加熱時(shí)粘度降低的任何粉末材料，通過材料或各類含粘結(jié)劑的涂層顆粒制造出任何造型，適應(yīng)不同的需要。

③制造工藝比較簡單：由于可用多種材料，選擇性激光燒結(jié)工藝按采用的原料不同可以直接生產(chǎn)復(fù)雜形狀的原型、型腔模三維構(gòu)件或部件及工具。例如，制造概念原型，可安裝為最終產(chǎn)品模型的概念原型，蠟?zāi)ｈT造模型及其它少量母模，直接制造金屬注塑模等。

④無需支撐結(jié)構(gòu)：和LOM工藝一樣，SLS工藝也無需設(shè)計(jì)和需要支撐結(jié)構(gòu)，疊層過程中出現(xiàn)的懸空層面可直接由未燒結(jié)的粉末來實(shí)現(xiàn)支撐。

⑤材料利用率高：由于SLS工藝過程不需要支撐結(jié)構(gòu)，也不象LOM工藝那樣出現(xiàn)許多工藝廢料，也不需要制作基底支撐，所以該工藝方法在常見的幾種快速原型工藝中材料利用率是最高的，材料的利用率基本可以認(rèn)為是100％。SLS工藝中的多數(shù)粉末的價(jià)格較便宜，所以SLS模型的成本相比較來看也是較低的。選擇性激光燒結(jié)工藝的缺點(diǎn)也比較突出，具體如下：①原型表面粗糙：由于SLS工藝的原材料是粉狀的，原型的建造是由材料粉層經(jīng)過加熱熔化而實(shí)現(xiàn)逐層粘接的，因此，原型表面嚴(yán)格講是粉粒狀的，因而表面質(zhì)量不高。②燒結(jié)過程揮發(fā)異味：SLS工藝中的粉層粘接是需要激光能源使其加熱而達(dá)到熔化狀態(tài)，高分子材料或者粉粒在激光燒結(jié)熔化時(shí)一般要揮發(fā)異味氣體。③有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝：SLS技術(shù)視所用的材料而異，有時(shí)需要比較復(fù)雜的輔助工藝過程。以聚酰胺粉末燒結(jié)為例，為避免激光掃描燒結(jié)過程中材料因高溫起火燃燒，必須在機(jī)器的工作空間充入阻燃?xì)怏w，一般為氮?dú)狻榱耸狗蹱畈牧峡煽康責(zé)Y(jié)，必須將機(jī)器的整個(gè)工作空間內(nèi)直接參與造型工作的所有機(jī)件以及所使用的粉狀材料預(yù)先加熱到規(guī)定的溫度，這個(gè)預(yù)熱過程常常需要數(shù)小時(shí)。造型工作完成后，為了除去工件表面沾粘的浮粉，需要使用軟刷和壓縮空氣，而這一步驟必須在閉封空間中完成以免造成粉塵污染。①直接制作快速模具：SLS工藝可以選擇不同的材料粉末制造不同用途的模具，用SLS法可直接燒結(jié)金屬模具和陶瓷模具，用作注塑、壓鑄、擠塑等塑料成型模及鈑金成形模。DTM公司用RapidTool?專利技術(shù)，在SLS系統(tǒng)Sinterstation2000上將Rapidsteel粉末（鋼質(zhì)微粒外包裹一層聚酯）進(jìn)行激光燒結(jié)得到模具后放在聚合物的溶液中浸泡一定時(shí)間，然后放入加熱爐中加熱使聚合物蒸發(fā)，接著進(jìn)行滲銅，出爐后打磨并嵌入模架內(nèi)即可。下圖給出了采用上述工藝制作的高爾夫球頭的模具及產(chǎn)品。②復(fù)雜金屬零件的快速無模具鑄造：將SLS激光快速成型技術(shù)與精密鑄造工藝結(jié)合起來，特別適宜具有復(fù)雜形狀的金屬功能零件整體制造。在新產(chǎn)品試制和零件的單件小批量生產(chǎn)中，不需復(fù)雜工裝及模具，可大大提高制造速度，并降低制造成本。下圖給出了若