面向选择性激光烧结的 3D 打印设计

选择性激光烧结在加热的成形舱内，用激光将尼龙粉末逐层熔化，每层很薄。未熔化的粉末包围零件并起到支撑作用。这一事实决定了下面大部分设计规则。由于粉末支撑零件，你可以在成形舱内堆叠、嵌套零件，并打印悬空特征而无需去除支撑结构。

在 3D 打印设计中，当几何形状过于复杂、铣削难以加工，或零件数量太少、不适合注塑时，通常选择选择性激光烧结。内部通道、点阵块和合并装配体都属于这一类。代价是表面质量和尺寸控制。SLS 零件表面呈哑光、略有颗粒感，孔往往偏小，因为激光会把名义边缘之外的粉末也熔化。

常用材料是 PA12 和玻纤增强 PA12。两者都坚韧、略有柔性，稳定性足以用于功能测试、工装夹具和小批量终端使用。如果零件需要保持 ±0.005 mm 或镜面效果，SLS 不是合适的工艺。那属于机加工任务，我们会在报价阶段说明，而不是等成形之后。

• 1
  最适合复杂有机形状、内部通道、小批量
• 2
  不适合紧公差、光学表面、高刚度零件
• 3
  粉末支撑无需去除支撑，但残留粉末必须能排出
• 4
  摆放方向很关键成形方向决定强度和孔精度

PA12 的壁厚保持在 1.0 mm 至 3.0 mm 之间。低于 1.0 mm 时，激光路径可能使壁面翘曲或留下孔隙，薄壁也很难经受喷砂。高于 3.0 mm 只会增加成本和成形时间，刚度提升不大。壳体、支架和外壳的壁厚默认取 2.0 mm 较稳妥。

要提高刚度，加强筋比加厚壁面更有效。加强筋厚度取壁厚的 0.6 至 1.0 倍，筋高控制在壁厚的三倍以内。筋与壁相接处加至少 0.5 mm 的圆角。尖锐内角会集中应力，开裂的原型通常从那里开始。

用于螺钉或嵌件的凸台，径向厚度至少 2.5 mm，底部加圆角。如果打算直接在凸台上攻丝，按螺纹尺寸设计，并记住 SLS 螺纹比机加工螺纹强度低。对于需要多次拆装的部位，改为设计热熔嵌件的型腔。

小孔会偏小。5 mm 以下的孔预计直径损失约 0.1 至 0.2 mm，2 mm 以下的孔损失更大。如果孔要配合销或螺钉，按名义尺寸加余量成形，打印后再铰孔或钻孔。仅用于气流或过线的孔，偏小通常影响不大。

能成形为规整圆孔的最小孔径约为 0.5 mm，1.5 mm 以下的孔最好在成形后钻孔加工。很小的孔在水平面上可能完全闭合。摆放零件时让小孔位于垂直壁上，此时圆形截面由激光路径决定，而不是由层叠决定。

运动部件需要间隙。打印铰链或卡扣配合时，每侧留 0.3 至 0.5 mm。低于 0.3 mm，粉末可能架桥，把两个表面熔成一体。如果配合首次就要能自由活动，用 0.5 mm，并在批量生产前先试装。

• 1
  2 mm 以下的孔预计偏小 0.1–0.2 mm，成形后钻孔
• 2
  2–5 mm 的孔加 0.1 mm 余量，关键部位铰孔
• 3
  5 mm 以上的孔通常接近名义尺寸
• 4
  配合面每侧留 0.3–0.5 mm 间隙

SLS 大致能保持 ±0.3 mm，或尺寸的 ±0.3%，取较大者。这不是设备缺陷，而是来自零件冷却时的热收缩、层厚，以及激光略微熔化边界外粉末的方式。细长零件冷却不均，翘曲可能更大。

如果某个特征需要优于 ±0.3 mm，就拆分工序。用 SLS 打印主体，之后再机加工关键接口。打印壳体加两个机加工内孔，通常比整体机加工壳体更便宜、更快，而且能在关键处保证公差。这种混合路线值得在报价阶段询问。

基准选择对检测有影响。选择成型后实际存在的基准，而不是计划后续加工的基准。如果用完全机加的模型去测量成型的 SLS 零件，看到的偏差有一部分是基准偏移，不是工艺误差。

几何复杂、批量小或零件需要刀具无法到达的内部通道时，选 SLS。没有模具成本，单件也经济。迭代之间的修改只花成型时间，不花钱。

需要严格公差、特定金属、光滑表面或承受真实载荷的零件时，选 CNC 加工。6061-T6 铝支架加工到 ±0.005 mm，即使形状相同，表现也与尼龙件完全不同。凡是螺栓连接到车辆、机器或接触患者的器械，通常由材料决定工艺。

许多项目的实用路线是：先用 SLS 打印首件检查配合和外形，再用铝或不锈钢加工量产件。打印件快速、低成本地验证几何。机加件承担载荷和公差。

• 1
  选 SLS几何复杂、小批量、内部通道、快速迭代
• 2
  选 CNC严格公差、金属、承载、光滑表面
• 3
  混合路线打印验证配合，机加保证功能