金属零件激光选区熔化3D打印装备与技术
激光选区熔化SLM金属3D打印设备配套双温冷水机冷却激光器的原因？
激光选区熔化SLM金属3D打印设备配套双温冷水机冷却激光器的原因？激光选区熔化SLM金属3D打印设备配套双温冷水机冷却激光器的原因,激光选区熔化(SLM)金属3D打印技术是一种高精密度的快速成型技术，其尺寸精度高达20-30微米，其应用范围广，多应用于航空航天、医疗、汽车、模具等行业，发展前景好。
激光选区熔化(SLM)金属3D打印设备的运作过程和3D打印技术类似，也是在已有的3D模型切片数据的轮廓数据基础上，生成填充扫描路径，再运用设备将这些填充扫描线，控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料，逐步堆叠成三维金属零件。
其工作期间会大量发热，通过冷水机的冷却制冷效果帮助激光选区熔化(SLM)金属3D打印设备及时带走生产期间的热量，保持激光选区熔化(SLM)金属3D打印的质量。
有用户不明白为什么激光选区熔化(SLM)金属3D打印设备为何选择双温冷水机冷却激光器。
下面以特域S&A冷水机为例作分析。
双温冷水机的特点双温系列冷水机，一机多用，具备双水路循环冷却系统，能够同时冷却光纤激光主体和切割头(QBH接头)，同时配有离子吸附过滤和检测功能，净化冷却水质，满足激光器的使用要求，提高空间利用率，方便移动，节省成本。
选择双温冷水机的原因冷水机选择单温或双温冷水机主要依据激光器商家的需求和冷水机商家的质量和服务。
由于激光器是用在高精密打标、紫外切割上的，价格比较昂贵，也很脆弱，在工作中容易受热损毁，所以需要制冷量稳定效率高效的冷水机对其进行冷却，保证激光器的工作效率和使用寿命。
由双温冷水机的特点可知，双温系列冷水机具备双水路循环冷却系统，能够同时冷却光纤激光主体和切割头(QBH接头)，同时配有离子吸附过滤和检测功能，净化冷却水质，满足光纤激光器的使用要求，提高空间利用率，方便移动，节省成本。
这些自身的优点都满足激光选区熔化(SLM)金属3D打印设备商家的需求。
日常的保养和维护是冷水机保持正常运行的秘诀，不仅能延长冷水机使用寿命，还有助于提高设备和冷水机的工作效率，确保特域S&A冷水机的质量稳定。
3D打印金属材料的力学性能研究报告
3D打印金属材料的力学性能研究报告一、引言3D 打印技术作为一项具有创新性和变革性的制造工艺，在各个领域都展现出了巨大的潜力。
其中，金属 3D 打印更是因其能够制造复杂形状、高性能的金属部件而备受关注。
然而，要确保 3D 打印金属部件在实际应用中的可靠性和安全性，对其力学性能的深入研究就显得至关重要。
二、3D 打印金属材料的种类及特点目前常见的 3D 打印金属材料包括钛合金、铝合金、不锈钢、镍基合金等。
钛合金具有高强度、低密度、良好的耐腐蚀性等优点，常用于航空航天领域的零部件制造。
铝合金则具有良好的导热性和导电性，在汽车制造和电子行业有广泛应用。
不锈钢因其优异的耐腐蚀性和机械性能，适用于制造各种工业零部件。
镍基合金则在高温环境下表现出色，常用于航空发动机等高温部件的制造。
三、3D 打印金属材料的力学性能测试方法（一）拉伸试验拉伸试验是评估金属材料力学性能最基本的方法之一。
通过对标准试样进行拉伸，测量其屈服强度、抗拉强度、延伸率等参数，从而了解材料的强度和塑性。
（二）硬度测试硬度测试可以快速评估材料的表面硬度，常见的方法有布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。
（三）疲劳试验疲劳试验用于测定材料在循环载荷作用下的寿命和疲劳强度，对于承受动态载荷的部件来说，这是一项关键的性能指标。
（四）冲击试验冲击试验可以衡量材料在冲击载荷下的韧性和抗断裂能力。
四、3D 打印金属材料力学性能的影响因素（一）打印工艺参数打印过程中的激光功率、扫描速度、扫描间距、层厚等工艺参数会直接影响材料的微观结构和力学性能。
例如，较高的激光功率和较慢的扫描速度可能导致材料过度熔化，产生孔洞等缺陷，从而降低力学性能；而较小的扫描间距和层厚则有助于提高材料的致密度和力学性能。
（二）粉末质量粉末的粒度分布、形状、化学成分等对打印质量和力学性能有重要影响。
粒度均匀、球形度高的粉末有利于提高铺粉的均匀性和流动性，从而获得性能更优的打印部件。
（三）后处理工艺打印后的热处理、热等静压等后处理工艺可以消除残余应力、改善微观结构，进而提高力学性能。
使用3D打印技术进行金属制品制造的详细教程
使用3D打印技术进行金属制品制造的详细教程随着科技的不断进步，3D打印技术在制造业领域中扮演着重要的角色。
其高度自动化和个性化定制的特点，使得3D打印技术成为金属制品制造的先进方法。
本文将为您详细介绍如何使用3D打印技术进行金属制品制造。
第一步：选择适合的3D打印技术和材料3D打印技术有多种类型，而金属制品制造中常用的主要有粉末床熔化（PBF）和电子束熔化（EBM）技术。
根据您的需求和预算，选择适合的技术。
同时，选择合适的金属材料，如不锈钢、钛合金或铝合金等。
第二步：设计3D模型并准备文件使用计算机辅助设计（CAD）软件创建3D模型，并进行必要的调整和修改。
确保设计符合实际制造要求，包括正确的尺寸、支撑结构和适当的表面质量。
一旦设计完成，将模型转换为可供3D打印机读取的文件格式，如.STL或.OBJ文件。
第三步：设置3D打印机参数根据所选择的3D打印技术和材料，设置3D打印机参数。
这包括打印层厚、填充密度、打印速度和温度等。
确保参数设置合理，以获得所需的制品质量和性能。
第四步：进行3D打印将准备好的文件导入3D打印机，并确保打印平台和喷嘴清洁。
根据需要，可以使用支撑结构来增加模型的稳定性和减少变形风险。
启动3D打印机并开始打印。
监控打印过程，以确保一切正常运行。
根据所选择的3D打印技术，可能需要耐心等待几个小时或几天。
第五步：后处理一旦3D打印完成，需要进行后处理步骤来获得最终的制品。
后处理通常包括以下几个步骤：1. 支撑结构去除：使用适当的工具将打印制品上的支撑结构去除。
小心操作，以避免损坏制品。
2. 精细加工：根据需要，可以使用砂纸、打磨机或其他工具对制品进行精细加工，以改善表面质量和细节。
3. 热处理：根据金属材料的要求，进行适当的热处理工艺，以提高制品的机械性能和耐腐蚀性能。
4. 表面处理：如果需要，可以对制品进行表面处理，如喷涂、抛光或阳极氧化等，以增加外观和保护制品。
第六步：质量检验完成后处理后，进行质量检验以确保制品符合要求。
3D打印应用技术与创新-项目九 其他3D打印成型工艺
3D打印成型工艺项目九：其他3D项目九：其他打印成型工艺9.1金属粉末添置方式9.2熔丝沉积方式金属粉末添置方式成型技术1.SLM)成型技术Selective Laser Melting,SLM)1.激光选区熔化（激光选区熔化（SelectiveLENS)技术技术Laser Engineered Net Shaping,LENS)激光近净成型（Laser2.2.激光近净成型（成型技术EBSM)成型技术电子束选区熔化（Electron3.3.电子束选区熔化（Electron Beam Selective Melting,EBSM)熔丝沉积方式1.电子束熔丝沉积成型技术1.电子束熔丝沉积成型技术电弧熔丝沉积成型技术2.2.电弧熔丝沉积成型技术激光选区熔化成型技术100mm),该该20〜100mm),激光按给定路径扫描铺粉器预先铺放的一层金属粉末（厚度为20激光按给定路径扫描铺粉器预先铺放的一层金属粉末（厚度为层金属粉末熔敷于前一层之上形成冶金结合。
成型技术的优点SLM成型技术的优点SLM（1）可以大大缩短产品的生产周期。
（2）由于激光扫描金属粉末后，金属粉末快速熔化后又极快凝固。
（3）节约材料。
（4）由于光斑直径小，能量高，可以制备精度较高的零部件。
同时，因为是直接加工成型产品，可以制备任何复杂零件。
成型技术的工艺过程SLM成型技术的工艺过程SLM激光近净成型技术体并在基体上形成一个较小的熔池，同时粉末运输系统将金属粉末通过喷嘴汇集后输送到熔池中，粉末经熔化，凝固后形成一个致密的金属点。
随激光在零件上的移动，逐渐形成线和面，最后通过面的累加形成三维金属零件。
成型技术的工艺优点：LENS成型技术的工艺优点：LENS能够直接制造致密的金属零件，其硬度、强度、疲劳强度等力学性能较高，1.能够直接制造致密的金属零件，其硬度、强度、疲劳强度等力学性能较高，1.与相同材料的轧制件相近。
材料适应性强，可以加工铁、铝、钛、镍等多种金属粉末及其混合粉末，2.2.材料适应性强，可以加工铁、铝、钛、镍等多种金属粉末及其混合粉末，能够通过改变粉末的成分制造功能梯度材料。
选区激光融化技术
选区激光融化技术引言激光融化技术是一种先进的制造技术，被广泛应用于各个领域。
尤其是在选区激光融化技术中，其精确性和可控性使其成为材料制造和3D打印领域的热门研究课题。
本文将对选区激光融化技术进行全面、详细、完整且深入地探讨。
二级标题1：选区激光融化技术的概念和原理选区激光融化技术，也被称为选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting，简称SLM），是一种通过激光束瞄准目标材料并进行局部加热，使其融化并与底层材料融为一体的制造技术。
其原理主要包括以下几个方面：1.初始材料：选区激光融化技术使用粉末材料作为初始材料，目前常用的材料包括金属、陶瓷等。
这些粉末材料具有良好的流动性和熔点，适合于激光的加工。
2.光束瞄准：通过计算机控制系统，激光束被精确地瞄准到目标材料的特定位置。
光束的能量密度非常高，能够快速加热目标材料并使其融化。
3.材料融化：一旦激光束照射到目标材料上，能量会被吸收，并导致材料局部融化。
由于激光束的高能量密度，材料融化非常快速。
4.融化层与底层结合：融化的材料与底层材料之间的黏结作用力使其结合在一起，形成一个连续的物体。
这种结合具有很高的强度和密度，使制造出的产品具有良好的性能。
二级标题2：选区激光融化技术的应用选区激光融化技术在各个领域都有着广泛的应用。
以下是一些主要领域的应用示例：三级标题1：航空航天1.制造复杂结构件：选区激光融化技术可以制造出复杂形状的金属件，满足航空航天领域对轻量化和高强度的需求。
2.修复和再制造：选区激光融化技术可以修复损坏的航空航天部件，并使其恢复到原始设计规格。
三级标题2：医疗领域1.制造个性化植入物：选区激光融化技术可以根据患者的具体情况制造个性化的植入物，提高植入物与组织的匹配度。
2.快速制造医疗器械：选区激光融化技术可以快速制造医疗器械，满足紧急救援和手术需求。
三级标题3：汽车制造1.制造复杂结构件：选区激光融化技术可以制造汽车发动机部件等复杂结构件，提高汽车的性能和可靠性。
激光熔覆技术在金属3D打印中的应用
试点论坛shi dian lun tan400激光熔覆技术在金属3D打印中的应用◎张志顺摘要：3D打印技术在近些年来，在人们的日常当中频繁出现，其对比于传统的加工而言，属于一种全新的制造理念，是一种新型的精密成型制造技术。
本文首先针对激光熔覆技术的具体应用，在DMD的技术应用（模具的制造、工具的改造和修复、表面的硬化处理）、LNES的实际应用等这些方面进行了阐述，然后基于此在现阶段应用的局限性、未来的展望上进行了分析，以供各位业界同仁参考和指导。
关键词：激光熔覆技术；金属；3D打印在第三次的工业革命当中，3D打印技术属于制造中的核心技术，在金属成型的领域发挥了非常重要的作用。
在生物医疗、工业制造、文物、建筑、文化创意等领域，都逐渐的被应用到了，其中DMD技术、LNES技术应用的最为广泛。
但是在实际的应用当中，也存在着一些问题，相关的研究人员之后的工作中，应该对此进行更加充分的研究，有利于其在未来取得更好的发展。
一、具体的应用（一）DMD的技术应用激光熔覆在DMD技术当中，具有快速凝固的特征，其制造出来的金属零部件，在质量、强度方面都很好，因此在模具的制造、表面的硬化处理、工具的改造修复等，这些方面应用的非常成功。
1.模具的制造水冷模具的传统制造手法，是在工具钢的毛坯之上，钻出一些交叉的直孔，最后形成简单的一种水冷管道，只有少数的一些管道，能够延伸到模具的表面之上，集中到附近的热区域，而且很难在工具钢的内部，去植入那种拥有高导热率的金属材料，因此热传递的效率非常低。
然而DMD 的工艺，能够在其模具的内部去植入，那种拥有高导热率的金属材料，还能够最终成型，在模具的表面形成走向相同的水冷管网，并且在三维的空间中实现环绕。
进而非常明显的提高了热传导的效率、增强了模具在使用时的性能、延长了模具使用期间的寿命、大大的提高了生产能力。
2.工具的改造和修复对于工具在修复的方面，传统修复的过程在修复的前后，都要对其进行热处理，这种操作非常容易导致，零件在制造的时候，出现质量不合格的情况。
激光选区增材熔化技术
激光选区增材熔化技术激光选区增材熔化技术（Laser Selective Area Melting，简称LSAM）是一种先进的制造技术，它利用激光束将金属粉末熔化并逐层堆积，从而制造出复杂的金属零件。
该技术具有高效、精度高、材料利用率高等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
一、技术原理LSAM技术的核心是激光束的选区熔化。
在LSAM设备中，激光束被聚焦到非常小的区域，使金属粉末在该区域内瞬间熔化。
然后，设备会将新的一层金属粉末覆盖在上一层之上，再次使用激光束进行熔化，直到零件制造完成。
二、技术优点1.高效：LSAM技术可以在短时间内制造出复杂的金属零件，大大提高了生产效率。
2.精度高：激光束的选区熔化可以精确控制零件的形状和尺寸，保证了零件的精度。
3.材料利用率高：LSAM技术可以将金属粉末逐层堆积，减少了材料的浪费。
4.适用范围广：LSAM技术可以制造出各种金属零件，适用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
三、应用案例1.航空航天领域：LSAM技术可以制造出复杂的航空零件，如发动机喷嘴、涡轮叶片等。
2.汽车领域：LSAM技术可以制造出汽车发动机的各种零件，如缸体、缸盖等。
3.医疗器械领域：LSAM技术可以制造出各种医疗器械零件，如人工关节、牙科种植体等。
四、未来展望随着LSAM技术的不断发展，它将在更多领域得到应用。
同时，随着3D打印技术的不断成熟，LSAM技术也将与3D打印技术相结合，形成更加完善的制造技术体系。
总之，激光选区增材熔化技术是一种先进的制造技术，具有高效、精度高、材料利用率高等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
随着技术的不断发展，它将在更多领域得到应用，为制造业的发展带来新的机遇。
一文盘点金属零件增材制造技术之选择性激光熔化法（经典好文！）
一文盘点金属零件增材制造技术之选择性激光熔化法（经典好文！）金属零件的激光增材制造技术（俗称3D打印）是从20世纪80年代发展起来的一项先进制造技术。
增材制造的基本原理是根据零件的CAD模型进行切片分层处理，采用数控系统控制工作台按照分层软件设定的路径进行扫描，通过激光熔化金属粉末层层叠加获得近净成形零件。
增材制造技术的优点主要有：（1）增材制造技术可优化结构设计，拓展设计人员思路。
受传统制造手段、加工方法的制约，很多优秀的设计理念难以实现。
而增材制造技术不受产品零件形状的限制，解除这一限制后可以设计、制造出更轻、受力状态更合理的结构件。
（2）零件精密成形，加工余量小，材料利用率高。
采用传统制造路径时，大部分材料会被加工去除，成形零件不到毛坯重量的10%，造成了极大的浪费。
而增材制造技术是一种近净成形技术，材料利用率可达90%以上，能有效降低材料成本，增强市场竞争力。
（3）由于增材制造快速凝固的特点，成形件组织细密、性能优异。
（4）零件生产流程短，工序简化，节省了大量加工时间，特别适用于小批量零件生产试制和产品零部件维修更换等需要快速响应的场合。
基于上述优点，自增材制造技术问世以来便引起了学术界和工业界的广泛关注，并在汽车、模具、航空航天业等领域获得了应用，并被认为是第三次工业革命和工业4.0时代来临的代表性革新技术。
金属零件增材制造技术根据粉末材料的送进方式可分为同轴送粉和粉末床两种。
同轴送粉激光增材制造法又称直接金属激光烧结法（Direct Metal Laser Sintering，DMLS），该方法成形效率高，能够制造大尺寸结构件，工艺开发时间早，技术比较成熟，但表面精度较差。
粉末床工艺又称选择性激光熔化法（Selective Laser Melting，SLM），需先铺粉末再熔覆，成形效率较低，且受粉末床大小限制，成形件尺寸较小。
但由于有粉末支撑，能成形异型复杂零件（如悬垂结构、镂空结构），成形件致密度和外形精度高。
金属激光选区熔化(SLM)技术及设备概况
第29卷第3期苏州市职业大学学报V ol.29，No.3 2018年9月Journal of Suzhou V ocational University Sep.，2018DOI：10.16219/ki.szxbzk.2018.03.003金属激光选区熔化(SLM)技术及设备概况尚广庆1，梁 伟2(1.苏州市职业大学 机电工程学院，江苏 苏州 215104；2.西安铂力特激光成形技术有限公司 研发部，陕西 西安 710000)摘 要： 为了推动3D打印的发展，了解3D打印主流成形工艺之一的激光选区熔化成形(selective laser melting，SLM)技术及设备，概述有关金属SLM技术的著名打印研究机构和企业的研究成果以及商业化设备的国内外发展现状，并对比国内外金属SLM设备的性能参数，以及目前SLM技术存在的问题，据此提出未来的发展趋势。
关键词： 增材制造；3D打印；激光选区熔化；金属成形中图分类号：TG665 文献标志码：A文章编号：1008-5475(2018)03-0017-05Research on the Technique and Equipment of Metal Selective LaserMelting(SLM)SHANG Guangqing1，LIANG Wei2(1.School of Mechano-electrical Engineering，Suzhou Vocational University，Suzhou 215104，China；2.Department of Research and Development，Xi’an Bright Laser Technologies LTD，Xi’an 710000，China)Abstract：To promote the 3D printing development and understand the selective laser melting (SLM) which is one of the main forming processes of 3D printing， the research results and the development of commercial equipment of famous printing research institutes and enterprises at home and abroad in the field of metal SLM technology are summarized. The performance parameters of metal SLM equipment are compared.Meanwhile， in the light of the existing problems in SLM technology， the future development trend is pointed out.Keywords：additive manufacturing；3D printing；selective laser melting；metal forming增材制造技术也称3D打印技术，是通过微积分的概念，将三维实体模型数据离散成二维截面数据，再将二维截面数据在高度方向上扫描累积，最终形成三维实体零件。
3D打印技术 项目五 工匠戒指的金属3D打印
不锈钢、铁镍合金、钴铬合金、钛合金等多种材料 开放式、为用户研究新材料成形工艺提供便捷 约7kw，220V市电供电标准
1800mm x1200mm x 1900mm（长宽高），重量1吨 成形控制软件Zflash（永年激光自主开发）分层软件Magics RP+Autofab（比利时Materialise公司）
YLMs-300机械运动 结构介绍
二、YLMs-300机械运动结构介绍
1. 应用液压缸式的运动副和密封技术来设计成形缸结构 激光选区熔化成形设备在成形缸结构设计上通常采用方形结构，但是由于方形结构的缸体在拐角
处存在密封不好的缺点，导致成形缸中的金属粉末会渗漏进入到运动机构，时间长久后会造成运动机 构损坏，同时也影响垂直升降系统的定位精度。在解决这一问题时创新性的将液压缸的运动副和密封 技术应用在这里，将成形缸设计成圆柱形，再通过精密的密封技术可以完全杜绝了金属粉末渗漏的缺 点，从而使成形缸的垂直升降系统的密封性和运动精度都得到了大幅度提高，目前YLM-300设备的垂 直运动机构定位精度可以达到±5um，而且使用寿命远远大于普通的方形结构。
软件
YLMs -300 水平方向为φ300 mm ，高度方向为 300mm
70um 500W、单模光纤激光，功率波动长期≤±４％
1060-1070nm 进口高速扫描振镜、采用F-theta透镜、封闭光学系统、最高扫描速度7m/s
单向定量送粉铺粉 氧含量低于100ppm
≤4L/min 100um 20um
图2-5-1 YLMs-300 外观
一、YLMs-300激光选区熔化成形（SLM）设备
2. 性能参数
设备型号 成形空间 最小光斑尺寸 激光功率 激光波长
选区激光融化技术
选区激光融化技术选区激光融化技术是一种先进的制造技术，它利用激光束将金属粉末熔化成三维物体。
这种技术可以制造出复杂形状的零件，具有高精度、高效率、低成本等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
选区激光融化技术的工作原理是将金属粉末喷洒在工作台上，然后利用激光束将粉末熔化成固体。
激光束的能量密度非常高，可以将金属粉末瞬间熔化成液态，然后再快速冷却成固体。
这种过程可以在非常短的时间内完成，因此可以制造出非常复杂的零件。
选区激光融化技术的优点之一是可以制造出高精度的零件。
由于激光束的能量密度非常高，可以将金属粉末熔化成非常小的颗粒，因此可以制造出非常精细的零件。
此外，由于激光束可以精确控制，因此可以制造出非常精确的形状和尺寸。
另一个优点是高效率。
选区激光融化技术可以在非常短的时间内完成制造过程，因此可以大大提高生产效率。
此外，由于可以制造出非常复杂的零件，因此可以减少组装工序，进一步提高生产效率。
选区激光融化技术的成本也比传统制造技术低。
由于可以制造出非常复杂的零件，因此可以减少组装工序，进一步降低生产成本。
此外，由于可以精确控制激光束的能量密度，因此可以减少材料浪费，进一步降低生产成本。
选区激光融化技术被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
在航空航天领域，选区激光融化技术可以制造出非常轻量化的零件，可以大大降低飞机的重量，提高燃油效率。
在汽车领域，选区激光融化技术可以制造出非常复杂的发动机零件，可以提高发动机的效率和性能。
在医疗领域，选区激光融化技术可以制造出非常精细的人工关节和牙齿，可以提高手术的成功率和患者的生活质量。
总之，选区激光融化技术是一种非常先进的制造技术，具有高精度、高效率、低成本等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗等领域。
随着技术的不断发展，相信选区激光融化技术将会在更多领域得到应用。
激光选区熔化成形技术特点及零件特性分析
激光选区熔化成形技术特点及零件特性分析摘要:本文通过对金属3D打印技术与铸造方法的差异分析，介绍了常见的四种金属3D打印技术方法，分析了激光选区熔化成形技术的相关特征及其优缺点，展望了激光选区熔化成形技术的发展方向。
关键词：3D打印技术；熔化成形；技术特点；特性分析1 概述现代3D打印技术问世于上世纪80年代。
该技术以数字化模型文件为基础，基于离散堆积原理，采用离散材料（液体、粉末、丝等），通过逐层累加的方式来制造任意形状的零件或物体。
从生产特征上来说，金属3D打印技术与传统的去除材料的机械加工方法截然不同，其最大差异在于“增材制造[1]”，但金属3D打印技术与铸造方法虽然生产特征也不同，但却非常接近，二者都是采用熔化的合金“堆积”来形成零件，只不过铸造“堆积”的是经过熔炼的均匀合金液且堆积材料连续并整体一致，而金属3D打印则是以瞬间熔化的合金液逐滴、逐条、逐层堆积，最后熔合在一起形成零件。
简单对比就可看出，金属3D打印零件的堆积方式不同于铸造，金属3D打印是逐滴、逐条、逐层堆积，是离散堆积，而铸造是连续堆积。
堆积方式不同必然对材料组织的形成产生影响，材料组织不同必将对应不同的性能特点，不同的性能特点则意味着不同的用途以及使用领域。
如何科学的评价这两种组织之间的差异以及给出金属3D打印零件是否可以替代之前采用的铸件对于普通零件设计者来说是一件相对复杂的工作。
但无论如何，分析金属3D打印零件的相关特征并给出其优缺点，无疑将对科学的选择和应用金属3D打印技术，并对金属3D打印技术的发展产生积极地意义。
2 常见金属3D打印技术简介常见的金属3D打印技术主要有电子束选区熔化成形、激光熔融沉积成形、电子束熔丝沉积成形、激光选区熔化成形[2]四种。
电子束选区熔化成形是在真空环境下以电子束为热源，以金属粉末为成形材料，通过不断在粉床上铺展金属粉末然后用电子束熔化，使一个个小小的熔池相互熔合并凝固，这样不断进行最后形成完整的零件实体。
金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状及发展趋势
金属零件选区激光熔化快速成型技术的现状
及发展趋势
1 激光熔化快速成型技术介绍
激光熔化快速成型技术(Laser Melting Rapid Forming，简称LMRF)是利用高功率激光把金属材料加热到溶熔状态，再在塑料微结构
模具内形成熔融坯，再经液态冷却后形成各种金属器件及部件的加工
技术。
它是一种快速成形技术，能快速生产出精密的复杂形状金属器件，具有加工效率高、性能好等优点，大大缩短了金属零件的加工时间，可以部件效果好、工艺更加复杂，更有利于批量生产。
2 应用领域
LMRF技术目前在航空、航天、机械和汽车行业的应用越来越广泛，在这些行业中经常用到激光熔化快速成型技术制造高精度的件。
另外，LMRF技术也被广泛应用于模具、精密件、压力容器的加工中，因为它
可以生产出更复杂、更精密的产品。
3 发展趋势
LMRF技术在未来发展方面具有很大的潜力。
首先，激光功率有望
进一步提高，有助于加工更复杂的零件和结构。
其次，未来将出现更
多的智能检测装置，可以有效地检测出加工中出现的缺陷，从而提高
加工质量。
最后，基于机器人的自动化技术等可能会为LMRF技术的应
用带来更多机遇。
4 总结
激光熔化快速成形技术已经在航空、航天、机械和汽车行业得到了广泛应用，且具有空前的潜力。
未来基于激光功率及相关自动化技术提高，能够加快加工速度，更大幅提高金属零件的加工质量，使得LMRF技术在未来发展中更具优势。
一文看懂五种金属3D打印技术原理
一文看懂五种金属3D打印技术原理如今，随着科技的快速发展，具有短期制造、按需制造、快速原型优势的金属3D打印技术，正在使很多不可能成为可能。
目前市场上主流的金属3D打印技术主要有以下五种：激光选区烧结（SLS）、纳米颗粒喷射金属成型（NPJ）、激光选区熔化（SLM）、激光近净成型（LENS）和电子束选区熔化（EBSM）技术。
下面，给大家介绍一下这五种金属3D打印技术的基本工作原理。
一、SLS激光选区烧结工作原理：预先在工作台上铺一层粉末材料，激光在计算机控制下，按照界面轮廓信息，对实心部分粉末进行烧结，然后不断循环，层层堆积成型。
SLS法采用红外激光器作能源，使用的造型材料多为粉末材料。
加工时，首先将粉末预热到稍低于其熔点的温度，然后在刮平棍子的作用下将粉末铺平；激光束在计算机控制下根据分层截面信息进行有选择地烧结，一层完成后再进行下一层烧结，如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。
最后，将未烧结的粉末回收到粉末缸中，并取出成型件。
由于该成型方法有着制造工艺简单，柔性度高、材料选择范围广、材料价格便宜、成本低、材料利用率高、成型速度快等特点，主要应用于铸造业，并且可以用来直接制作快速模具。
二、NPJ纳米颗粒喷射金属成型工作原理：先将金属以液体的形式装入3D打印机，打印时用含金属纳米颗粒的液体喷射成型。
然后通过加热将多余的液体蒸发留下金属部分，最后通过低温烧结完成成型。
该成型方法能够使用普通的喷墨打印头作为工具，无需借助任何外力即可通过专门的技术融化去除支撑结构，因为是通过融化去除的，理论上可以无限添加，给予设计师更大的自由。
除金属材料外，其在陶瓷技术上的突破使得应用扩展至牙科、医疗和特定工业领域。
三、SLM激光选区熔化工作原理：利用高能量激光束将三维模型切片后的二维截面上的金属合金粉末熔化，由下而上逐层打印出任意复杂结构和接近100％致密度的金属零件。
SLM技术主要利用CAD三维软件设计三维模型，并导出为切片软件能够识别的文件格式；对三维模型进行切片操作并添加支撑和分层处理，得到三维模型的截面轮廓数据；利用路径规划软件对轮廓数据进行扫描路径处理，将路径规划后的数据导入SLM设备中，工控机按照每层轮廓的扫描路径，控制激光束选区逐层熔化金属合金粉末，逐层堆叠成致密的三维金属零件实体。
中科煜宸激光选区熔化技术及其应用
激光选区熔化（SLM）作为具有发展前景的金属零件3D打印技术，其成型材料多为单一组分金属粉末，包括奥氏体不锈钢、镍基合金、钛基合金、钴-铬合金和贵重金属等。
通过激光束快速熔化金属粉末并获得连续的熔道，可以直接获得几乎任意形状、具有完全冶金结合、高精度的近乎致密金属零件。
因此，其应用范围已经扩展到航空航天、汽车、微电子、医疗、珠宝首饰等行业。
SLM技术主要优势有：更好的表面质量、更好的性能、更宽泛的材料选择；主要待解决的问题：打印粉末成本高、成型速度慢、打印件受设备成型仓尺寸限制、需要添加支撑、需要后处理。
国内外对SLM技术研究热情较高。
国外对SLM工艺进行开展研究的国家主要集中在德国、英国、日本、法国等。
其中，德国是从事SLM技术研究最早与最深入的国家。
第一台SLM系统是1999年由德国Fockele和Schwarze（F&S）与德国弗朗霍夫研究所一起研发的基于不锈钢粉末SLM成型设备。
目前国外已有多家SLM设备制造商，例如德国EOS 公司、SLMSolutions公司、ConceptLaser公司和英国Renishaw公司等。
华南理工大学于2003年开发出国内的第一套选区激光熔化设备DiMetal-240。
发展至今，国内选区激光熔化设备主要研发及生产商有南京中科煜宸、湖南华曙高科、西安铂利特、无锡飞而康、北京隆源等。
航空航天零部件打印：图1.涡轮增压器压缩机叶轮图2.叶轮图3.燃烧室机匣航空工业应用的3D打印主要集中在钛合金，铝锂合金，超高强度钢，高温合金等材料方面，这些材料基本都是强度高，化学性质稳定，不易成型加工，传统加工工艺成本高昂的类型，并且存在部分如下图所示的结构复杂的薄壁结构件。
汽车零部件打印：近些年来，新能源汽车行业受到大力扶持与发展，其中零件的轻量化设计是减少能量损耗，提高汽车续航能力的一个重要因素。
然而一些内部复杂的薄壁件采用传统制造工艺研发周期较长、加工难度较高。
因此，3D打印技术逐渐走入研发人员的视野。
选择性激光熔化3D打印装备SelectiveLaserMelting-华中科技大学
选择性激光熔化3D 打印装备 （Selective Laser Melting, SLM ）功能特色（Function and Feature ）选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM ）3D 打印技术利用较小功率激光直接熔化单质或合金金属粉末材料，在无需刀具和模具条件下成形出任意复杂结构和接近100%致密度的金属零件或模具。
该技术利用粉末材料叠层成形，材料利用率超过了90%，特别适合于钛合金、镍合金等贵重和难加工金属的成形制造。
在航空航天、生物医疗、模具等领域具有广泛的应用前景。
SLM 装备(Equipment)华中科技大学自行研制的HRPM 型SLM 3D 打印装备规格指标(Specifications)500W 光纤激光熔化成形系统500W optical fiber laser meltingsystems200W 光纤激光熔化成形系统 200W optical fiber laser meltingsystems应用领域——航空航天难加工材料直接制造航空航天的关键零部件服役于高速、高载及极端温度等特殊环境，有特殊的性能要求，通常采用镍和钛合金等难加工贵重材料。
机加工性差，且材料浪费严重；铸锻工艺也十分难以控制，特别是对于复杂结构其模具设计和制造成本高，周期长。
SLM工艺可在短流程内将设计变为实物，且不受结构复杂度的限制。
采用合理的成形工艺可成形出近全致密的镍和钛合金零件，用于设计初期的结构优化十分有效；配以相应的热处理工艺，也可直接作为功能零件使用。
SLM成形的传统工艺无法或难以制造的栅格和蜂窝孔状等轻量化结构零件尺寸：外围尺寸200mm以内，最小壁厚0.1mm，微孔1mm以内，成形时间：数小时SLM成形的镍基高温合金叶盘零件（左：SLM成形表面；右：机加工表面）零件尺寸：直径120mm，成形时间五天SLM成形的不锈钢空心叶片（小孔及内部冷却栅格结构一次整体成形）零件尺寸：外围最大尺寸140mm，内空直径0.3mm，成形时间约一周。
3D打印原理、技术与应用第4章 3D打印技术及材料分类与应用
CLIP成型工艺原理图
各种3D打印材料作品展示
3D打印材料-物理状态分类
液体材料 液体3D打印材料一般是液体树脂材料。在光固化（SLA）和连续液面成型技术（CLIP）中 经常用到。
3D打印材料-物理状态分类
固体材料 固体材料又可以分成丝状材料、薄片状材料以及粉末状 材料等等。
3D打印材料-化学性能分类
3D打印技术分类-SLA
SLA 技 术 也叫光固化立体成型 (Stereo Lithography Apparatus)。 该技术以光敏树脂为原料，将计算机 控制下的紫外光按预定零件各分层界 面的轮廓对液态树脂进行连点扫描， 使被扫描区域的树脂产生光聚合反应， 从而形成一个零件的薄层截面。固化 完成后，移动工作台开始下一轮廓的 成型。
SLS成型工艺原理图
3D打印技术分类-SLM
SLM 技术 也叫激光选区熔化成型 (Selective Laser Melting) 。 该 成型工艺与 SLS 基本相同，使用材 料多为不同金属组成的混合物，各 种成分在烧结过程中相互补偿，有 利于保证制作精度。
SLM 技术成型精度高、性能好、且 不需要工模具，属于典型的数字化 过程，目前在复杂精密金属零件的 成型中具有不可替代性，在精密机 械、能源、电子、石油化工、交通 运输等几乎所有的高端制造领域都 具有广阔的工业应用前景。
LOM成型工艺原理图
3D打印技术分类-3DP
3DP 技术 也叫三维打印成型 (3 Dimensional Printing) 。 与SLS工艺类似，采用粉末材 料(如陶瓷粉末、金属粉末等 )打印成型。所不同的是材料 粉末不是通过烧结连接起来 的，而是通过喷头用粘接剂 （如硅胶）将零件的截面“ 印刷”在材料粉末上面。用 粘接剂粘接的零件强度较低， 需要进行后期处理。
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金属零件激光选区熔化3D打印装备与技术随着科学技术日新月异的进步，机械加工行业不断发展。
而快速成型技术，尤其是激光3D打印技术在机械加工行业中起到了越来越大的作用，并渐渐在制造业得到了广泛应用，成为了如今机械制造业中不可或缺的一部分。
3D打印技术正在快速改变我们传统的生产方式和生活方式，不少专家认为，以数字化、网络化、个性化、定制化为特点的3D打印制造技术将推动第三次工业革命。
金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。
按照金属粉末的添置方式将金属3D打印技术分为三类：（1）使用激光照射预先铺展好的金属粉末，即金属零件成型完毕后将完全被粉末覆盖。
这种方法目前被设备厂家及各科研院所广泛采用，包括直接金
属激光烧结成型（Direct Metal Laser Sintering,DMLS）、激光选区熔化（Selective laser melting,SLM）和LC（Laser Cusing）等；（2）使用激光照射喷嘴输送的粉末流，激光与输送粉末同时工作（Laser Engineered Net Shaping，LENS）。
该方法目前在国内使用比较多；（3）采用电子束熔化预先铺展好的金属粉末（Electron Beam Melting,EBM），此方法与第1类原理相似，只是采用热源不同。
激光选区熔化技术是金属3D打印领域的重要部分，其采用精细聚焦光斑快速熔化300－500目的预置粉末材料，几乎可以直接获得任意形状以及具有完全冶金结合的功能零件。
致密度可达到近乎100%，尺寸精度达20－50微米，表面粗糙度达20－30微米，是一种极具发展前景的快速成型技术，而且其应用范围已拓展到航空航天、医疗、汽车、模具等领域。
目前SLM设备的研究和开发也成为了国内外快速成型领域的热点。
本文对SLM设备的组成和成型原理进行了一个概述性的介绍，对比了国内外SLM设备的参数，并对SLM设备和技术的发展进行了展望。
SLM成型设备
SLM设备一般由光路单元、机械单元、控制单元、工艺软件和保护气密封单元几个部分组成。
光路单元主要包括光纤激光器、扩束镜、反射镜、扫描振镜和F-?聚焦透镜等。
激光器是SLM设备中最核心的组成部分，直接决定了整个设备的成型质量。
近年来几乎所有的SLM 设备都采用光纤激光器，因光纤激光器具有转换效率高、性能可靠、寿命长、光束模式接近基模等优点。
由于激光光束质量很好，激光束能被聚集成极细微的光束，并且其输出波长短，因而光纤激光器在精密金属零件的激光选区熔化快速成型中有着极为明显的优势。
扩束镜是对光束质量调整必不可少的光学部件，光路中采用扩束镜是为了扩大光束直径，减小光束发散角，减小能量损耗。
扫描振镜由电机驱动，通过计算机进行控制，可以使激光光斑精确定位在加工面的任一位置。
为了克服扫描振镜单元的畸变，须用专用平场F-?扫描透镜，使得聚焦光斑在扫描范围内得到一致的聚焦特性。
机械单元主要包括铺粉装置、成型缸、粉料缸、成型室密封设备等。
铺粉质量是影响SLM成型质量的关键因素，目前SLM设备中主要有铺粉刷和铺粉滚筒两大类铺粉装置。
成型缸与粉料缸由电机控制，电机控制的精度也决定了SLM的成型精度。
控制系统由计算机和多块控制卡组成，激光束扫描控制是由计算机通过控制卡向扫描振镜发出控制信号，控制X/Y扫描镜运动以实现激光扫描。
设备控制系统完成对零件的加工操作。
主要包括以下功能：（1）系统初始化、状态信息处理、故障诊断和人机交互功能；（2）对电机系统进行各种控制，提供了对成型活塞、供粉活塞、铺粉滚筒的运动控制；（3）对扫描振镜控制，设置扫描振镜的运动速度和扫描延时等；（4）设置自动成型设备的各种参数，如调整激光功率，成型缸、铺粉缸上升下降参数等。
（5）提供对成型设备五个电机的协调控制，完成对零件的加工操作。
根据SLM工艺的需要，其所涉及的专业软件主要有三类：切片软件、扫描路径生成软件和设备控制软件。
切片软件实施的切片处理是快速成形软件的关键内容之一，其功能是将零件的三维CAD模型转化成二维的切片模型，得到一层层的截面轮廓数据。
在SLM工艺中，最基本的操作是控制激光进行扫描。
由于分层得到的截面信息是轮廓数据，需要进行内部填充。
扫描路径生成软件的功能就是由轮廓数据生成填充扫描路径。
总控软件主要对成型过程进行控制，显示加工状态，进而实现人机交互。
SLM成型原理
SLM技术的基本原理是：先在计算机上利用pro/e、UG、CATIA等三维造型软件设计出零件的三维实体模型，然后通过切片软件对该三维模型进行切片分层，得到各截面的轮廓数据，由轮廓数据生成填充扫描路径，设备将按照这些填充扫描线，控制激光束选区熔化各层的金属粉末材料，逐步堆叠成三维金属零件。
激光束开始扫描前，铺粉装置先把金属粉末平推到成型缸的基板上，激光束再按当前层的填充轮廓线选区熔化基板上的粉末，加工出当前层，然后成型缸下降一个层厚的距离，粉料缸上升一定厚度的距离，铺粉装置再在已加工好的当前层上铺好金属粉末。
设备调入下一层轮廓的数据进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。
整个加工过程在通有惰性气体保护的加工室中进行，以避免金属在高温下与其他气体发生反应。
SLM设备的展望
纵观国内外的SLM设备和应用情况，SLM设备在以下的方面还需要不断的改进和发展。
（1）高性价比趋势
SLM设备对于目前的机械加工业来说，是一个极大的创新和补充，但是SLM设备高昂的价格阻碍了它的推广和应用。
国外SLM设备售价大概在500-700万元人民币，还不包括后续的材料使用费等，国内的科研院所或者企业一般承担不了如此高的成本。
为了更好的推广和发展，SLM设备必将不断降低成本，向着一个高性价比的趋势发展。
（2）成型大尺寸零件趋势
目前由于激光器功率和扫描振镜偏转角度的限制，SLM设备能够成型的零件尺寸范围有限，这使得SLM设备无法成型较大尺寸的金属零件，也限制了SLM技术的推广应用。
目前国外的SLM设备厂家正在研发大尺寸零件的成型设备，如目前Concept Laser公司开发出的
M3设备已经能够成型尺寸达到300×350×300mm的金属零件。
（2）成型大尺寸零件趋势
目前由于激光器功率和扫描振镜偏转角度的限制，SLM设备能够成型的零件尺寸范围有限，这使得SLM设备无法成型较大尺寸的金属零件，也限制了SLM技术的推广应用。
目前国外的SLM设备厂家正在研发大尺寸零件的成型设备，如目前Concept Laser公司开发出的
M3设备已经能够成型尺寸达到300×350×300mm的金属零件。
（3）与传统加工方法结合的趋势
SLM技术虽然具有很多的优势，但它也有制造成本高，成型件表面质量差等缺陷。
因此若是能将SLM技术和传统机加工方法结合起来，同时发挥二者的优势，将使制造技术提升一个台阶。
目前日本Matsuura公司开发出了金属光造型复合加工设备LUMEX?Avance-25，该设备将金属激光成型和高速、高精度的切削加工结合在一起，实现了复合加工技术。
LUMEX?Avance-25设备可在一台装置内交替进行金属激光成型和采用立铣刀的切削精加工。
这样，实现了与传统机加工方法相当的尺寸精度和表面粗糙度，还能够加工出传统加工方法无法成型的复杂形状零件。
此外这种复合加工技术还能够使制造周期大幅缩短，使一个金属零件从设计到加工的工期缩短了61.5%。
这种技术必然是今后SLM设备发展的一种趋势。
（4）订制化、智能化趋势
随着各种部件不断轻量化和集成化的发展，未来将出现订制化的便携式SLM设备。
这些SLM设备将成为今后人们生产和工作中的实用工具，颠覆传统制造方式，并改变人们的生活方式。
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球化和翘曲是SLM成型过程中最主要的缺陷，为了克服这些缺陷，制造出高质量的金属成型件，未来的SLM设备需要具有智能化的过程控制功能。
球化是由每一层粉末熔化时的微小缺陷累积而成，而每一层的成型质量由工艺参数决定。
因此如果能够在SLM成型过程中实现智能实时监控，在出现微小缺陷时就自动调整工艺参数消除缺陷，这样就能避免成型缺陷，得到高质量高精度的金属零件。
结论
金属零件3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。
SLM设备一般由光路单元、机械单元、控制单元、工艺软件、保护气密封单元几个部分组成。
国内外有多家科研机构和厂家都开发出了较为先进的SLM设备，并且有了成熟的应用。
开发高效率、高性价比、大范围和结合传统机加工方法的SLM设备，是未来金属3D打印的发展方向。