激光选区烧结技术(SLS)

激光选区烧结技术(SLS)

　　它是快速成型技术的一种，具有可加工材料范围广且可制作任意复杂三维形状的独特优势。目前，人们尝试用SLS 工艺进行微机械的制造。在SLS工艺中，首先在计算机上完成符合需要的三维CAD模型，再用分层软件对其进行分层得到各层截面，采用自动控制技术，使激光有选择地烧结出与计算机内零件截面相对应部分的粉末，使粉末经烧结融化冷却凝固成型。完成一层烧结后再进行下一层烧结，且两层之间烧结相连。如此层层烧结、堆积，结果烧结部分恰好是与CAD 原型一致的实体，而未烧结部分则是松散粉末，可以起到支撑的作用，并在最后很容易清理掉。烧结系统的精度受以下因素的影响：激光功率、激光焦斑直径、扫描速度、粉末颗粒直径、粉末的各向异性以及烧结过程中的温度控制等。用SLS 工艺进行三维成形，还可以在一个微结构内集成多种材料完成一定的功能。

　　其他激光微加工技术

　　脉冲激光刻蚀成型是激光技术的一个新的研究领域，它采用短波长的倍频激光或皮秒、飞秒激光结合高精度数控机床，刻蚀加工各种材料。用短脉冲在这些材料表面刻蚀，再将材料去除，其表面形成的微结构的质量比用长脉冲加工高得多。2001 年德国HEIDELBERG INSTRUMENTS采用三倍频(波长354.7nm)，获得最小可达5mm的聚焦光斑，最小可加工特征尺寸为10mm，精度为1mm。图5 为脉冲激光刻蚀在WC/Co 上加工的三维形状。激光焦斑直径5mm，x，y 方向进给5mm。每层去除1.3mm，平均表面粗糙度为0.16mm。激光微切割成形，原理上与激光刻蚀相同，也是采用倍频或飞秒激光为光源，对光束精细聚焦，精确控制能量的输入，热影响小，进行微细去除切割成形。

　　三、超短脉冲激光在微加工技术的最新进展

　　CO2激光和YAG激光是连续和长脉冲激光，主要靠聚焦形成高能量密度，从而在局部产生高温来烧蚀材料，基本上属于热加工范畴，加工精度有限。准分子激光则依靠其短波长(紫外)与材料进行光化学相互作用，其特征尺度可达到微米量级，但准分子激光器所需的气体是腐蚀性的，难以操控，而且，高强紫外激光对加工系统的光学元件容易造成损伤，其应用因而受到限制。随着对激光领域的深入研究，激光脉冲的时域宽度被压缩得越来越短，从纳秒(10-9s)量级到了皮秒(10-12s)量级直至飞秒(10-l5s)量级。

　　飞秒脉冲激光具有以下两个特点：(1)脉冲持续时间短。飞秒脉冲的持续时间可以短至几个飞秒，而光在1fs内仅仅传播0.3μm，比大多数细胞的直径还要短；(2)峰值功率极高。飞秒激光将脉冲能量集中在几个至几百个飞秒的极短时间内，因此其峰值功率很高。例如，将lμJ的能量集中在几个飞秒时间内并会聚成10μm的光斑，其光功率密度可达到1018W／cm2，将其换算成电场强度则为2×1012V/m，为氢原子中库仑场强(5×1011V／m)的4倍，这就有可能将电子从原子中直接剥离出来。

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