非凡士3D打印：详解5种金属3D打印技术原理和特点对比!.docx

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1、文档详解5种金属3D打印技术原理和特点对比！随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的主要金属3D打印工艺有：包括选择性激光烧结（SelectiveLaserSintering，SLS）技术、直接金属粉末激光烧结（DirectMetalLaserSintering，DMLS）、选择性激光熔化（SelectiveLaserMelting，SLM）技术、激光近净成形（LaserEngineeredNetShaping，LENS）技术和电子束选择性熔化（Electro

2、nBeamSelectiveMelting，EBSM）技术等。一、选择性激光烧结（SLS）选择性激光烧结，顾名思义，所采用的冶金机制为液相烧结机制，成形过程中粉体材料发生部分熔化，粉体颗粒保留其固相核心，并通过后续的固相颗粒重排、液相凝固粘接实现粉体致密化。SLS技术原理及其特点整个工艺装置由粉末缸和成型缸组成，工作粉末缸活塞（送粉活塞）上升，由铺粉辊将粉末在成型缸活塞（工作活塞）上均匀铺上一层，计算机根据原型的切片模型控制激光束的二维扫描轨迹，有选择地烧结固体粉末材料以形成零件的一个层面。完成一层后，工作活塞下降一个层厚，铺粉系统铺上新粉，

3、控制激光束再扫描烧结新层。如此循环往复，层层叠加，直到三维零件成型。8/8文档SLS工艺采用半固态液相烧结机制，粉体未发生完全熔化，虽可在一定程度上降低成形材料积聚的热应力，但成形件中含有未熔固相颗粒，直接导致孔隙率高、致密度低、拉伸强度差、表面粗糙度高等工艺缺陷，在SLS半固态成形体系中，固液混合体系粘度通常较高，导致熔融材料流动性差，将出现SLS快速成形工艺特有的冶金缺陷——“球化”效应。球化现象不仅会增加成形件表面粗糙度，更会导致铺粉装置难以在已烧结层表面均匀铺粉后续粉层，从而阻碍SLS过程顺利开展。由于烧结好的零件强度较低，需要经过后

4、处理才能达到较高的强度并且制造的三维零件普遍存在强度不高、精度较低及表面质量较差等问题。在SLS出现初期，相对于其他发展比较成熟的快速成型方法，选择性激光烧结具有成型材料选择X围广，成型工艺比较简单（无需支撑）等优点。但由于成型过程中的能量来源为激光，激光器的应用使其成型设备的成本较高，随着2000年之后激光快速成形设备的长足进步（表现为先进高能光纤激光器的使用、铺粉精度的提高等），粉体完全熔化的冶金机制被用于金属构件的激光快速成形。选择性激光烧结技术（SLS）已被类似更为先进的技术代替。二、选择性激光熔化（SLM）选择性激光熔化的原理:SL

5、M技术是在SLS基础上发展起来的，二者的基本原理类似。SLM技术需要使金属粉末完全熔化，直接成型金属件，因此需要高功率密度激光器激光束开始扫描前，水平铺粉辊先把金属粉末平铺到加工室的基板上，然后激光束将按当前层的轮廓信息选择性地熔化基板上的粉末，加工出当前层的轮廓，然后可升降系统下降一个图层厚度的距离，滚动铺粉辊再在已加工好的当前层上铺金属粉末，设备调入下一图层进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。整个加工过程在抽真空或通有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。8/8文档选择性激光熔化技术的优势在原理上，选择性

6、激光熔化与选择性激光烧结相似，但因为采用了较高的激光能量密度和更细小的光斑直径，成型件的力学性能、尺寸精度等均较好，只需简单后处理即可投入使用，并且成型所用原材料无需特别配制。选择性激光熔化技术的优点可归纳如下：1．直接制造金属功能件件，无需中间工序；2．良好的光束质量，可获得细微聚焦光斑，从而可以直接制造出较高尺寸精度和较好表面粗糙度的功能件；8/8文档3．金属粉末完全熔化，所直接制造的金属功能件具有冶金结合组织，致密度较高，具有较好的力学性能，无需后处理；4．粉末材料可为单一材料也可为多组元材料，原材料无需特别配制；5．可直接制造出复杂几

7、何形状的功能件；6．特别适合于单件或小批量的功能件制造。选择性激光烧结成型件的致密度、力学性能较差；电子束熔融成型和激光熔覆制造难以获得较高尺寸精度的零件；相比之下，选择性激光熔化成型技术可以获得冶金结合、致密组织、高尺寸精度和良好力学性能的成型件，是近年来快速成型的主要研究热点和发展趋势。三、电子束熔化（EBM）电子束选择性熔化（EBSM）原理类似激光选择性烧结和激光选择性熔化工艺，电子束选择性熔化技术（EBSM）是一种采用高能高速的电子束选择性地轰击金属粉末，从而使得粉末材料熔化成形的快速制造技术。EBSM技术的工艺过程为：先在铺粉平面上

8、铺展一层粉末；然后，电子束在计算机的控制下按照截面轮廓的信息进行有选择的熔化，金属粉末在电子束的轰击下被熔化在一起，并与下面已成形的部分粘接，层层堆积，直至整个零件