随着现代工业制造技术的发展,增材制造作为一种新型的加工技术,被广泛应用于工业制造、模具设计、航空航天、汽车、医疗以及生物科学等领域,尤其为小批量、形状复杂的零部件制造提供了良好的解决方案。作为增材制造技术的一种,选择性激光烧结成型技术具有制造工艺简单、制造过程无需额外支撑、一次成型异形构件、材料选择范围广、可循环利用材料等特点,在用于小规模制造和高端定制产品中具有较大的优势,被广泛应用到产品和零件的制造中。然而以该技术为基础的选择性激光烧结成型加工系统仍然存在着成型效率不高、成型精度相对较低等问题。在确保选择性激光烧结成型的基础上,进一步研究如何提高零件的成型效率和成型精度成为现有技术的焦点。本课题以提高选择性激光烧结的成型效率、成型精度、缩短成型时间为目的,采用二氧化碳激光器为热源,由激光平顶线光束整形系统、激光振镜扫描系统、微位移驱动系统、动态聚焦、控制系统等构成选择性激光烧结成型系统,对平顶线光束激光动态聚焦扫描的选择性激光烧结成型技术展开了较为全面的理论与实验研究。为了提高产品或零件的成型效率,将激光圆光斑整形成平顶线光束。通过对目前激光光束整形理论及系统的分析与研究,提出将高斯激光光束整形成平顶线光束的理论及系统,以解决点光源整形成线光源时光束能量不均匀的问题。与其他平顶光束整形方法比较,该方法可以有效地提高线光源光束质量并减少衍射效应的影响。提出了以压电陶瓷为主的微位移驱动器动态聚焦驱动系统,结合数字微镜系统对平顶线光束进行聚焦和开关控制,提高被加工零件的成型质量。为了消除压电陶瓷（PZT）在微位移驱动器位移过程中的非线性影响,对组成系统的各个模块进行了数学建模与理论分析,采用PID闭环控制与蠕变补偿控制相结合的复合控制方法,解决压电陶瓷驱动器在驱动过程中的非线性问题,实现对动态聚焦精确控制。研究了激光振镜扫描系统结构及扫描原理,研究分析了激光振镜扫描系统误差产生的原因及扫描过程中图形失真的校正方法,并进行了误差校正实验,验证了校正方法是可行的。利用Abaqus有限元软件,建立了平顶线光束烧结成型有限元仿真模型,以核桃壳/Co-PES粉末为材料,综合考虑热辐射、热对流、热传递等因素,对平顶线光束选择性激光烧结过程进行多场耦合仿真研究,获取选择性激光烧结过程中的平顶线光束烧结池形态、温度场和应力场的分布云图。研究了工艺参数对平顶线光束在选择性激光烧结成型过程的烧结池结构、热传递过程的影响,并对比了高斯双椭球体热源产生的温度场。采用红外热像仪对单层成型制件成型过程温度场测量,以及测量单层成型制件层厚尺寸,验证了有限元仿真参数设置是合理的,烧结成型温度场的温度分布和烧结池的深度符合实际烧结成型情况。通过解决上述关键理论及技术问题,以PS粉末为材料进行成型实验,实验结果表明,所研制出的平顶线光束激光动态聚焦扫描系统相对于高斯激光成型系统的扫描效率提高了近5倍,成型精度高于高斯激光烧结系统的成型精度。因此,该系统对于提高选择性激光烧结成型精度和效率,促进选择性激光烧结成型技术的发展和推广应用,具有较大的理论意义和实际应用价值。