技术成型及应用8.1激光选区熔化技术

SLM
是选择性激光熔化，顾名思义也就是在加工的过程中用激光 使粉体完全熔化，不需要黏结剂，成型的精度和力学性能都 比SLS要好。
知识拓展
典型企业
EOS
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德国EOS公司成立于1989年，全称是“EOS GmbH Electro Optical systems”
，由Dr.Hans Langer和Dr.Hans Steinbichler合伙建立，他们合伙发明了基于SLS和
课程导入
思考
下图中金属零件新概念钥匙和空间自由曲面齿轮是通过 什么方法制作的？
观看 视频：
思考：
1. 你对金属3D打印成型技术来自所了解吗？ 2. 谈谈你对中国金属3D打印成型技术的认识。
阅读 美国要求中国不要外泄的 "神秘"【激光选区熔化成形技术】
2016-01-21 国家激光产业联盟 光易网
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8.1.3 SLM成型技术的工艺过程
第一步
第二步
第三步
SLM成型技术的工艺过程
SLS
SLM与SLS技术的区别
是选择性激光烧结，所用的金属材料是经过处理的与低熔点 金属或者高分子材料的混合粉末，在加工的过程中低熔点的 材料熔化但高熔点的金属粉末是不熔化的。利用被熔化的材 料实现黏结成型，所以实体存在孔隙，力学性能差，要使用 的话还要经过高温重熔。
SLA的快速成型RP（Rapid Prototyping）和增量制造AM（Additive Manufactuing
）技术。经过二十多年的快速发展，德国EOS已经成为欧洲最大的3D打印设备研发和
制造企业，也是全球少数的掌握SLA/SLM/FDM/SLS/DMLS等多项3D打印核心技术
的企业之一。
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2011年EOS销售收入1.25亿美金，有350多名雇员，全球30多个国家安装了
2016年1月初，“31所与西北工业大学联合承担的《激光选区熔化成形技术》，顺利通
过验收。”这让美国NASA深感意外，因为NASA去年8月才刚刚成功实践这一技术，并自诩
其是该技术在航天领域应用的领导者。以至直接发文要求中国不要过早公开项目文件！美国人
为什么会如此紧张？这个技术到底是干什么用的？
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据悉，激光选区熔化成形技术是3D打印技术的一种，它打破传统的刀具、夹具和机床加
学习导览图 模块8
金属3D直接打印成型
01
激光选 区熔化
02
激光近 净成型
03
电子束 选区熔 化
04
电子束 熔丝沉 积成型 技术
05
电弧法 熔丝沉 积成型 技术
06
金属3D 打印成 型材料
07
金属3D 打印成 型技术 的应用
08
金属3D 打印成 型技术 的发展 方向
学习重点与难点
重点 难点
1.激光选区熔化成型和近净成型技术的工艺原理和工艺 过程。 2.电子束熔丝成型的电子束选区熔化技术的工艺原理和 工艺过程。 3.电弧法金属成型技术的工艺原理和工艺过程。
（3）加工过程中所用过的粉您末的可标题以写重在复这使里用，这样就
节约了材料。
（4）可以制备精度较高的零部件。
缺点
（1）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； （2）由于使用到高功率的激光器以及高质量的光学设备，机器制造 成本高，目前国外设备售价在500万以上； （3）SLM成型过程中有球化现象。 （4）加工过程中，容易出现球化和翘曲；
激光技术研究所 ➢ 研发机构：国外：德国SLM Solutions、英国
ConceptLaser、EOS, 国内： 华南理工大学、华中科技
大学等。
8.1.1 激光选区熔化技术工艺原理
激光选区熔化技术工艺原理
➢ 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20～100mm），该层 金属粉末熔敷于前一层之上形成冶金结合。
工模式，根据零件或物体的三维模型数据，通过成型设备以材料累加的方式制成实物零件。“
基于激光选区熔化成形技术的多垦合金结构件的设计与制造”技术，利用铂力特公司自主研制
的激光选区熔化成形技术及装备，针对多垦合金镂空结构/结构件设计、成形、精度控制等技
术问题重点研究，提出了功能优先的多垦合金结构/结构件减重设计理念，解决了传统制造技
➢ 左侧成形缸下降一个步长（一层厚度）， 同时右侧料缸上升一个步长，刮板将金属 粉材推向成形区。
➢ 均匀铺层。 ➢ 预热后激光再次扫描熔敷，逐层堆积，周
而复始，直至完成整个构件的3D打印成型。
8.1.2 SLM成型技术的工艺特点
优点
（1）可以大大缩短产品的生命周期。
（2）有很好的力学性能、机械性能和较强的耐腐蚀性。
术难以解决的多孔、镂空、点阵等轻量化复杂结构零件的加工制造问题，该技术是“基于功能
优先结构设计理念”的一次革新，为解决我国航空、航天、船舶、汽车、能源、化工、医疗等
广大制造业领域的复杂结构件减重设计及制造问题提供了一种新的解决途径。
金属零件3D打印技术
➢ 3D 打印体系中最为前沿和最具潜力的技术， 是目前先进制造技术的重要发展方向。 ➢ 采用金属粉末添置方式的金属3D打印技术主要分为三类：
1100套系统，这和3D Systems和Stratasys公司当年的规模相当。
EOS
• EOS M290是全球装机量最大的金属 3D打印机，采用直接粉末烧结成型技 术，利用红外激光器对各种金属材料， 如模具钢、钛合金、铝合金以及 CoCrMo合金、铁镍合金等粉末材料直 接烧结成型。
（1）激光选区熔化（Selective Laser Melting，SLM）技术； （2）激光近净成型（Laser Engineered Net Shaping，LENS）技术； （3）电子束选区熔化（Electron Beam Selective Melting，EBSM）技术； ➢ 采用熔丝沉积方式的金属3D打印技术主要分为两类： （1）电子束熔丝沉积成型技术 （2）电弧熔丝沉积成型技术。
1. 激光选区熔化成型技术和电弧法金属成型技术的工艺 原理与工艺过程。 2.金属成型技术的应用领域与发展方向。
本节知识 点
1 激光选区熔化技术的工艺原理
2 激光选区熔化技术的工艺特点
3 激光选区熔化技术的工艺过程
课程学习
8.1 激光选区熔化技术
➢ 全称与简称：Selective Laser Melting/SLM ➢ 提出时间：20世纪90年代 德国Fraumhofer