选择性激光烧结技术的特点归纳起来主要有以下几点:1. 过程与零件复杂程度无关,是真正的自由制造,这是传统方法无法比拟的;选择性激光烧结与其它3D打印技术不同,不需要预先制作支架,未烧结的松散粉末作了自然支架,可以成型几乎任意几何形状的零件,对具有复杂内部结构的零件特别有效。这一特点格外适合制造复杂的钛合金结构部件,具有复杂内部冷却通道的航空发动机涡轮叶片,内部材料和结构复杂的坦克装甲等等武器关键零部件。这会极大地降低复杂武器装备的生产成本,对于我国这样的新兴工业化国家具有重大战略价值。
2.产品的单价几乎与批量无关,特别适合于新产品的开发或单件、小批量零件的生产;这一点对于研制周期长、成本高、风险大的武器装备和复杂工业产品来说,具有极高的应用价值。众所周知,武器装备的原型机、样机制造和试验是一个较为复杂、充满风险的过程。由于产量极小,一般为个位数,武器原型机和样机无法依托批量生产线来制造,只能采用零散生产部件再人工组装的方式,成本高、周期长。而且一旦在试飞、试射等试验过程中,原型机或样机损伤或者坠毁,由于财力和物力的限制,无法对其进行再次生产和组装,一个武器型号可能就会因此而夭折。我国国防工业类似的例子比比皆是。而选择性激光烧结的部件生产成本与生产批量无关,这就大大改善了传统生产方式的问题,甚至可以挽救一个重大武器型号的前途与命运。
布雷德利战车火炮瞄准器的传感器支架已经采用3D打印技术来制造了。
3. 生产周期短,从CAD设计到零件的加工完成只需几小时到几十小时,整个生产过程数字化,可随时修正、随时制造。这一特点使其特别适合于新产品的开发。由于武器装备发展新技术应用越来越多,未经充分验证的新技术往往具有性能、可靠性、耐久性上的不确定性,需要经过反复的设计-生产-试验-失败-修改设计-再生产-再试验的周期。如果一型装备到了研制过程的中后期,例如原型机试验、技术鉴定阶段才暴露重大技术问题,就可能导致型号的下马或者研制周期的极大延误。而选择性激光烧结技术可以边研制、边设计、边生产验证,一项新技术在装备的应用过程中,在短时间内就可以进行大量的验证性试验,极大的改善了武器装备研制的周期长、风险大的问题。
4.材料范围宽,任何受热粘结的粉末材料都有被用作选择性激光烧结原材料的可能性。材料无浪费,未烧结的粉末可重复使用。传统的机械加工技术是在原材料坯件基础上进行某种形式的切削、挤压等操作,从而把多余的原料去除,最终加工出所需的部件形状。但是在这个过程中,原材料就会出现损失,而且越是昂贵的合金就越难进行回收利用,提高了生产成本、浪费了宝贵的资源,例如新一代战斗机的钛合金加工过程就要损失大量昂贵的航空钛合金。而选择性激光烧结技术不存在材料的浪费,在任何部件生产过程中,所使用的粉末都变成了部件本身,而没有被使用的粉末,依然可以继续使用。这对于先进武器装备的成本降低具有很大的经济价值。在自然资源匮乏的今天,能够使用更少的资源制造出更多、更先进的武器装备是一个军事强国可持续发展的核心竞争力。
现状与未来
选择性激光烧结工艺最初是由美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Carl Deckard于1989年在其硕士论文中提出的。后美国DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备SinterSation。几十年来,奥斯汀分校和DTM公司在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。德国的EOS公司在这一领域也做了很多研究工作,并开发了相应的系列成型设备。在国内,也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、华北工学院和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果,如南京航空航天大学研制的RAP-I型激光烧结快速成型系统、北京隆源自动成型有限公司开发的AFS-300激光快速成型的商品化设备.