金屬零件激光選區(qū)熔化D打印裝備與技術(shù)

1、個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用金屬零件激光選區(qū)熔化3D 打印裝備與技術(shù)楊永強(qiáng) * ，劉睿誠，王迪<華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院，廣州，510640）摘要 ： 3D 打印技術(shù)正在快速改變我們傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化、定制化為特點(diǎn)的 3D 打印制造技術(shù)被外界認(rèn)為將推動(dòng)第三次工業(yè)革命。激光選區(qū)熔化技術(shù) <Selective laser melting,SLM）是金屬零件3D 打印技術(shù)的典型代表。本文以激光選區(qū)熔化技術(shù)為例概括介紹了金屬3D 打印設(shè)備與技術(shù)，包括SLM 設(shè)備的基本構(gòu)成和成型原理，對比了國內(nèi)外的SLM 設(shè)備參數(shù)，闡述了SLM 設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域，并對SLM 設(shè)

2、備及技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。b5E2RGbCAP關(guān)鍵字： 金屬零件3D 打?。患す膺x區(qū)熔化；自動(dòng)化成型Theequipment and technology of metal parts 3D printingbased onSelectiveLaser Meltingp1EanqFDPwYang Yongqiang, LiuRuicheng, WangDiSchool of Mechanical &Automotive Engineering, South China University of Technology,Guangzhou510640, ChinaDXDiTa9E3dAb

3、stract: 3D printing technology is rapidly changing our traditional mode of production and way of life. 3D printing manufacturing technology, which is networked and personalized, will drive the third industrial revolution. Selective laser melting (SLM> is a typical representative of the metal part

4、s 3D printing technology. Based on the SLM technology, this paper gaveanoverview introduction on metal 3D printing equipment and technology, which include the basic constitution of SLM equipment and fabricating principle.Then, the parameters of SLM equipment both at home and abroad were compared and

5、 the application fields of SLM equipment wereintroduced. At last, the developmentprospects of SLM equipment were discussed.RTCrpUDGiTKeywords:Metalparts3Dprintingtechnologies。SelectiveLaserMelting。Automatedfabricating5PCzVD7HxA1 前言隨著科學(xué)技術(shù)日新月異的進(jìn)步，機(jī)械加工行業(yè)不斷發(fā)展。而快速成型技術(shù)，尤其是激光3D 打印技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)中起到了越來越大的作用，并漸漸在制

6、造業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，成為了如今機(jī)械制造業(yè)中不可或缺的一部分。 3D 打印技術(shù)正在快速改變我們傳統(tǒng)的生產(chǎn)方式和生活方式，不少專家認(rèn)為，以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、個(gè)性化、定制化為特點(diǎn)的3D 打印制造技術(shù)將推動(dòng)第三次工業(yè)革命 1-3。jLBHrnAILg金屬零件 3D 打印技術(shù)作為整個(gè)3D 打印體系中最前沿和最有潛力的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。按照金屬粉末的添置方式將金屬3D 打印技術(shù)分為三類： <1）使用激光照射預(yù)先鋪展好的金屬粉末，即金屬零件成型完畢后將完全被粉末覆蓋。這種方法目前被設(shè)備廠家及各科研院所廣泛采用，包括1/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用直接金屬激光燒結(jié)成型 <Direc

7、t Metal Laser Sintering, DMLS）4-5 、激光選區(qū)熔化）6 和 LC<LaserCusing） 7 等； ）使用激光照射噴<Selective laser melting,SLM<2嘴輸送的粉末流，激光與輸送粉末同時(shí)工作<Laser Engineered Net Shaping，LENS） 8 。該方法目前在國內(nèi)使用比較多；<3）采用電子束熔化預(yù)先鋪展好的金屬粉末 <Electron Beam Melting,EBM）9，此方法與第1 類原理相似，只是采用熱源不同。 xHAQX74J0X激光選區(qū)熔化技術(shù)是金屬3D 打印領(lǐng)域的重要部

8、分，其采用精細(xì)聚焦光斑快速熔化 300500 目的預(yù)置粉末材料，幾乎可以直接獲得任意形狀以及具有完全冶金結(jié)合的功能零件。致密度可達(dá)到近乎100%，尺寸精度達(dá)2050 微 M，表面粗糙度達(dá)2030 微 M，是一種極具發(fā)展前景的快速成型技術(shù)4 ，而且其應(yīng)用范圍已拓展到航空航天、醫(yī)療、汽車、模具等領(lǐng)域。LDAYtRyKfE目前 SLM 設(shè)備的研究和開發(fā)也成為了國內(nèi)外快速成型領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文對SLM 設(shè)備的組成和成型原理進(jìn)行了一個(gè)概述性的介紹，對比了國內(nèi)外SLM 設(shè)備的參數(shù)，并對 SLM 設(shè)備和技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望。Zzz6ZB2Ltk2 SLM 技術(shù)的原理和設(shè)備組成2.1 SLM 成型設(shè)備SLM 設(shè)

9、備一般由光路單元、機(jī)械單元、控制單元、工藝軟件和保護(hù)氣密封單元幾個(gè)部分組成。光路單元主要包括光纖激光器、擴(kuò)束鏡、反射鏡、掃描振鏡和 F-? 聚焦透鏡等。激光器是 SLM 設(shè)備中最核心的組成部分，直接決定了整個(gè)設(shè)備的成型質(zhì)量。近年來幾乎所有的 SLM 設(shè)備都采用光纖激光器，因光纖激光器具有轉(zhuǎn)換效率高、性能可靠、壽命長、光束模式接近基模等優(yōu)點(diǎn)。由于激光光束質(zhì)量很好，激光束能被聚集成極細(xì)微的光束，并且其輸出波長短，因而光纖激光器在精密金屬零件的激光選區(qū)熔化快速成型中有著極為明顯的優(yōu)勢。擴(kuò)束鏡是對光束質(zhì)量調(diào)整必不可少的光學(xué)部件，光路中采用擴(kuò)束鏡是為了擴(kuò)大光束直徑，減小光束發(fā)散角，減小能量損耗。掃描振鏡

10、由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可以使激光光斑精確定位在加工面的任一位置。為了克服掃描振鏡單元的畸變，須用專用平場F-? 掃描透鏡，使得聚焦光斑在掃描范圍內(nèi)得到一致的聚焦特性。 dvzfvkwMI1機(jī)械單元主要包括鋪粉裝置、成型缸、粉料缸、成型室密封設(shè)備等。鋪粉質(zhì)量是影響 SLM 成型質(zhì)量的關(guān)鍵因素，目前 SLM 設(shè)備中主要有鋪粉刷和鋪粉滾筒兩大類鋪粉裝置。成型缸與粉料缸由電機(jī)控制，電機(jī)控制的精度也決定了2/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用SLM 的成型精度。 rqyn14ZNXI控制系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)和多塊控制卡組成，激光束掃描控制是由計(jì)算機(jī)通過控制卡向掃描振鏡發(fā)出控制信號(hào)，控制X/Y 掃描鏡運(yùn)動(dòng)以實(shí)

11、現(xiàn)激光掃描。設(shè)備控制系統(tǒng)完成對零件的加工操作。主要包括以下功能： <1）系統(tǒng)初始化、狀態(tài)信息處理、故障診斷和人機(jī)交互功能； <2）對電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行各種控制，提供了對成型活塞、供粉活塞、鋪粉滾筒的運(yùn)動(dòng)控制； <3）對掃描振鏡控制，設(shè)置掃描振鏡的運(yùn)動(dòng)速度和掃描延時(shí)等； <4）設(shè)置自動(dòng)成型設(shè)備的各種參數(shù)，如調(diào)整激光功率，成型缸、鋪粉缸上升下降參數(shù)等。 <5）提供對成型設(shè)備五個(gè)電機(jī)的協(xié)調(diào)控制，完成對零件的加工操作。 EmxvxOtOco根據(jù) SLM 工藝的需要，其所涉及的專業(yè)軟件主要有三類：切片軟件、掃描路徑生成軟件和設(shè)備控制軟件。切片軟件實(shí)施的切片處理是快速成形軟件的關(guān)鍵

12、內(nèi)容之一，其功能是將零件的三維 CAD 模型轉(zhuǎn)化成二維的切片模型，得到一層層的截面輪廓數(shù)據(jù)。在 SLM 工藝中，最基本的操作是控制激光進(jìn)行掃描。由于分層得到的截面信息是輪廓數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行內(nèi)部填充。掃描路徑生成軟件的功能就是由輪廓數(shù)據(jù)生成填充掃描路徑?？偪剀浖饕獙Τ尚瓦^程進(jìn)行控制，顯示加工狀態(tài)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。 SixE2yXPq52.2 SLM 成型原理SLM 技術(shù)的基本原理是：先在計(jì)算機(jī)上利用 pro/e 、 UG、 CATIA等三維造型軟件設(shè)計(jì)出零件的三維實(shí)體模型，然后通過切片軟件對該三維模型進(jìn)行切片分層，得到各截面的輪廓數(shù)據(jù)，由輪廓數(shù)據(jù)生成填充掃描路徑，設(shè)備將按照這些填充掃描線，控制

13、激光束選區(qū)熔化各層的金屬粉末材料，逐步堆疊成三維金屬零件。 6ewMyirQFL3/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 1 SLM 成型原理圖在設(shè)備中的具體成型過程如圖 1 所示：激光束開始掃描前，鋪粉裝置先把金屬粉末平推到成型缸的基板上，激光束再按當(dāng)前層的填充輪廓線選區(qū)熔化基板上的粉末，加工出當(dāng)前層，然后成型缸下降一個(gè)層厚的距離，粉料缸上升一定厚度的距離，鋪粉裝置再在已加工好的當(dāng)前層上鋪好金屬粉末。設(shè)備調(diào)入下一層輪廓的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，如此層層加工，直到整個(gè)零件加工完畢。整個(gè)加工過程在通有惰性氣體保護(hù)的加工室中進(jìn)行，以避免金屬在高溫下與其他氣體發(fā)生反應(yīng)。 kavU42VRUs3 國內(nèi)外 SLM 設(shè)備

14、現(xiàn)狀和技術(shù)對比世界范圍內(nèi)已經(jīng)有多家成熟的SLM 設(shè)備制造商，包括德國EOS 公司<EOSINGM270及其） 5，德國 ReaLizer公司 10 ，SLM Solutions 公司 12，M280Concept laser 公司 <M Cusing 系列） 7，美國 3D 公司 <Sinterstation 系列） 11， Renishaw PLC公司 <AM 系列） 12和 Phenix systems 公司 12 等。上述廠家都開發(fā)出了不同型號(hào)的機(jī)型，包括不同的零件成型范圍和針對不同領(lǐng)域的定制機(jī)型等，以適應(yīng)市場的個(gè)性化需求。雖然各個(gè)廠家 SLM 設(shè)備的成型原理基本

15、相同，但是不同設(shè)備之間的參數(shù)還是有很大的不同，表 1 是對國外不同 SLM 設(shè)備的對比： y6v3ALoS89表 1 國外 SLM 設(shè)備各個(gè)參數(shù)對比5-134/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用設(shè)備名典型材廠家料稱EOSING鐵基合M270金、銅EOS合金、EOSING鈦合金M280等SLM 100不銹鋼、鈦ReaLizerSLM250合金、鈷鉻合能量源200Wfiberlaser200W/400W fiberlaser50Wfiberlaser200Wfiberlaser成型件鋪粉裝范圍置(mm>250×250×215 壓緊式 250× 鋪粉刷250×

16、325125× 100250×柔性鋪250×粉刷300層厚光學(xué)系聚焦光最大掃斑直徑描速度( m>統(tǒng)( m>(m/s>30-100 F-? 聚100-5500焦鏡 +掃描振30-60鏡60-300720-5030-505F-? 聚20-50焦鏡 +50-1005掃描振鏡成型室內(nèi)環(huán)境預(yù)熱 + 真空預(yù)熱 + 真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+真空金等SLM300M1M2不銹Concept鋼、鈦laser合金、M3鈷鉻合金等MlabSLM不銹250HL鋼、鈦SLM合金、solutions鈷鉻合SLM金、銅280HL合金等sPro 125不銹3D鋼、鈦Systems

17、合金等sPro 250Renishaw不銹鋼、鈦AM125PLC合金、200W/40 0W fiber laser50Wfiberlaser200Wfiberlaser200Wfiberlaser100w/ 50w fiber laser200Wfiberlaser400w/1000wfiberlaser100Wfiberlaser200Wfiberlaser100Wfiberlaser300×300×300120×120×120250×250×280 壓緊式 300× 鋪粉刷350×30090×90&#

18、215;80250×250×250 壓緊式280× 鋪粉刷280×350150×150×150 柔性鋪250×粉刷250×300125×壓緊式125×鋪粉滾125 筒20-10020-5020-5020-5020-5030-10030-30050-10050-20030-100F-? 聚焦鏡 +數(shù)控激光頭移動(dòng)F-? 聚焦鏡 +掃描振鏡F-? 聚焦鏡 +掃描振鏡F-? 聚焦鏡 +掃描振70-200530-50550-200570-300720-80770-300570-200570-200750-

19、150770-1005無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+無真空無預(yù)熱+無真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+無真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+真空無預(yù)熱+真空5/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用鈷鉻合200W250×鏡AM250金/400W30-10070-100無預(yù)熱250×fiber5300+真空laser不銹200W250×F-? 聚Phenix柔性鋪焦鏡 +無預(yù)熱鋼、鈦fiber250×20-5050-100PXL粉刷掃描振7systems合金等laser300+真空鏡EOS是一家較早進(jìn)行激光成型設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)的公司，其生產(chǎn)的SLM 設(shè)備具有世界領(lǐng)先的技術(shù)。圖

20、2 所示是 EOS生產(chǎn)的 SLM 設(shè)備 EOSINGM270，如上表所示，該設(shè)備的各種參數(shù)都具有很大的優(yōu)勢。M2ub6vSTnP圖 2 EOSING M270EOSINGM270 設(shè)備成型的金屬零件致密度可以達(dá)到近乎100%，尺寸精度在20-80 m，表面粗糙度Ra 在 15-40m ，能夠成型的最小壁厚是0.3-0.4mm。EOS 公司將該設(shè)備應(yīng)用在牙橋牙冠的批量生產(chǎn)中，目前成型工藝已經(jīng)很成熟，一次成型牙冠可以達(dá)到 500 個(gè)5 。制造成果如圖 3 所示： 0YujCfmUCw6/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 3 M270 制造的金屬牙冠德國的 Realizer 公司一直致力于 SLM 設(shè)

21、備的研究和開發(fā)，到目前已經(jīng)開發(fā)出成熟的商品化 SLM 設(shè)備，包括 SLM 100、 SLM250和 SLM300 三種機(jī)型。圖 4所示是 SLM 250的外觀： eUts8ZQVRd圖 4 SLM 250其中 SLM 250 可成型致密度近乎100%的金屬零件，尺寸精度為20-100m，表面粗糙度Ra 達(dá)到 10-15m，還可以成型壁厚小于0.1mm 的薄壁零件。而且 SLM 250 可實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)制造，可日夜工作，有很高的制造效率。Realizer的SLM 設(shè)備目前在金屬模具制造、輕量化金屬零件制造、多孔結(jié)構(gòu)制造和醫(yī)學(xué)植入體領(lǐng)域有較為成熟的應(yīng)用10。圖 5 所示的就是 SLM 250 設(shè)備制造

22、的鈦合金醫(yī)學(xué)植入體： sQsAEJkW5T7/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 5 鈦合金醫(yī)學(xué)植入體德國 Concept Laser公司是 Hofmann 集團(tuán)的成員之一，是世界上主要的金屬激光熔鑄設(shè)備生產(chǎn)廠家之一。公司 50 年來豐富的工業(yè)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)，為生產(chǎn)高精度金屬熔鑄設(shè)備夯實(shí)了基礎(chǔ)。 Concept Laser 公司目前已經(jīng)開發(fā)了四代金屬零件激光直接成型設(shè)備： M1 、 M2、 M3 和 Mlab。其成型設(shè)備比較獨(dú)特的一點(diǎn)是它并沒有采用振鏡掃描技術(shù)，而使用 x/y 軸數(shù)控系統(tǒng)帶動(dòng)激光頭行走，所以其成型零件范圍不受振鏡掃描范圍的限制，成型精度同樣達(dá)到50 微 M 以內(nèi)14。圖 6是 M3 設(shè)備

23、的外形圖： GMsIasNXkA圖 6 Concept LaserM3其中 Concept Laser公司的 M3 設(shè)備可以成型致密度近乎 100%的金屬零件，尺寸精度在 20-100 m，表面粗糙度 Ra 在 10-15m，可成型的最小壁厚在0.3-0.4mm，而且該設(shè)備可成型的范圍較大，達(dá)到 300×300× 350mm。圖 7 是 Concept Laser的 SLM設(shè)備在精密金屬零件制造中的應(yīng)用： TIrRGchYzg8/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用圖 7 M3 設(shè)備制造的精密金屬零件14美國 3D System是一家實(shí)力很強(qiáng)、設(shè)備很齊全的3D 打印設(shè)備公司，其中主

24、要以光固化設(shè)備和SLS設(shè)備為主，成型材料為樹脂和高分子材料。目前也開發(fā)出了成型金屬材料的 SLM 設(shè)備： sPro 125和 sPro250，成型的材料包括不銹鋼、鈦合金等，成型件致密度能夠達(dá)到99%，表面粗糙度 Ra 在 10-50m12。7EqZcWLZNX國內(nèi)的 SLM 領(lǐng)域，主要有華南理工大學(xué)15-17，華中科技大學(xué) 18-20，南京航空航天大學(xué) 21 ，北京工業(yè)大學(xué) 22和中北大學(xué) 23等高校。每個(gè)單位的研究重點(diǎn)各有優(yōu)勢與不同。表2 是對國內(nèi) SLM設(shè)備的參數(shù)對比： lzq7IGf02E表 2 國內(nèi) SLM 設(shè)備的參數(shù)對比 15-20設(shè)備名典型材成型件鋪粉裝層厚光學(xué)系聚焦光最大掃機(jī)構(gòu)

25、能量源范圍斑直徑描速度稱料置( m>統(tǒng)(mm>( m>(m/s>240 ×2壓緊式普通聚DiMetal-200W焦鏡 +40× 25鋪粉滾20-10050-705240YAG掃描振不銹鋼0筒鏡與純F-? 聚鈦、鈦200W280 ×2 壓緊式華南理DiMetal-焦鏡 +工大學(xué)280合金fiber80× 30鋪粉刷20-100掃描振50-705等、鈷laser0鏡鉻合金F-? 聚等200W100 ×1 柔性鋪DiMetal-焦鏡 +20-10020-607100fiber00× 13粉刷掃描振laser0鏡HRP

26、M 150W250×壓緊式50-100三維振60-1205250×鋪粉滾鏡動(dòng)態(tài)YAG不銹鋼400筒聚焦華中科與鈦合F-? 聚技大學(xué)100W250×壓緊式HRPM 金等焦鏡 +fiber250×鋪粉滾50-10050-805掃描振laser400筒鏡華南理工大學(xué)激光加工實(shí)驗(yàn)室分別于2004 年、 2007年研發(fā)了 DiMetal-成型室內(nèi)環(huán)境無預(yù)熱 +無真空無預(yù)熱 +無真空9/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用240、 DiMetal-280，并于 2018 年開發(fā)了最新一款預(yù)商業(yè)化設(shè)備 DiMetal-100。三款設(shè)備的外形如圖 8 所示： zvpgeqJ1h

27、kabc圖 8 <a） DiMetal-240, (b> DiMetal-280, (c> DiMetal-100NrpoJac3v1其中 DiMetal-100 能夠成型致密度近乎99%的金屬零件，表面粗糙度Ra 在5 m-30 m 之間，具有很高的尺寸精度。圖9 所示是華南理工大學(xué)在探索SLM 應(yīng)用過程中的典型實(shí)例15-17，其中每個(gè)例子的開發(fā)成功都具有良好的市場價(jià)值。 1nowfTG4KIa>( (b><c）圖 9 Dimetal-100 應(yīng)用探索： <a）具有復(fù)雜水冷與保護(hù)氣通道噴嘴，<b）自由曲面耦合設(shè)計(jì)的齒輪， <c）萬向節(jié)免組

28、裝機(jī)構(gòu)fjnFLDa5Zo華中科技大學(xué)目前開發(fā)了兩套 SLM 設(shè)備： HRPM系統(tǒng)和 HRPM系統(tǒng)。其中 HRPM系統(tǒng)采用 150W 的 YAG 激光器，光束質(zhì)量不夠理想；而且10/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用采用雙缸下送粉方式，設(shè)備體積龐大，制造成本高，送粉時(shí)間長，影響制件生產(chǎn)效率。而 HRPM系統(tǒng)采用 SPI 100 W 光纖激光器，采用雙缸下送粉方式，在超輕結(jié)構(gòu)復(fù)雜件的制備方面具有較強(qiáng)的優(yōu)勢 18-20。tfnNhnE6e5從以上對比中也可以發(fā)現(xiàn)，與國外的 SLM 設(shè)備相比，國內(nèi)的 SLM設(shè)備還存在一定的差距，在成型精度和過程控制方面還需要改進(jìn)。 HbmVN777sL4 SLM 設(shè)備的展

29、望縱觀國內(nèi)外的SLM 設(shè)備和應(yīng)用情況， SLM 設(shè)備在以下的方面還需要不斷的改進(jìn)和發(fā)展。<1） 高性價(jià)比趨勢SLM 設(shè)備對于目前的機(jī)械加工業(yè)來說，是一個(gè)極大的創(chuàng)新和補(bǔ)充，但是SLM 設(shè)備高昂的價(jià)格阻礙了它的推廣和應(yīng)用。國外SLM 設(shè)備售價(jià)大概在500-700 萬元人民幣，還不包括后續(xù)的材料使用費(fèi)等，國內(nèi)的科研院所或者企業(yè)一般承擔(dān)不了如此高的成本。為了更好的推廣和發(fā)展，SLM 設(shè)備必將不斷降低成本，向著一個(gè)高性價(jià)比的趨勢發(fā)展。V7l4jRB8Hs<2）成型大尺寸零件趨勢目前由于激光器功率和掃描振鏡偏轉(zhuǎn)角度的限制， SLM 設(shè)備能夠成型的零件尺寸范圍有限，這使得 SLM 設(shè)備無法成型較

30、大尺寸的金屬零件，也限制了SLM 技術(shù)的推廣應(yīng)用。目前國外的 SLM 設(shè)備廠家正在研發(fā)大尺寸零件的成型設(shè)備，如目前 Concept Laser 公司開發(fā)出的 M3 設(shè)備已經(jīng)能夠成型尺寸達(dá)到 300×350× 300mm 的金屬零件。 83lcPA59W9<3）與傳統(tǒng)加工方法結(jié)合的趨勢SLM 技術(shù)雖然具有很多的優(yōu)勢，但它也有制造成本高，成型件表面質(zhì)量差等缺陷。因此若是能將 SLM 技術(shù)和傳統(tǒng)機(jī)加工方法結(jié)合起來，同時(shí)發(fā)揮二者的優(yōu)勢，將使制造技術(shù)提升一個(gè)臺(tái)階。目前日本 Matsuura 公司開發(fā)出了金屬光造型復(fù)合加工設(shè)備 LUMEX Avance-25，該設(shè)備將金屬激光成型

31、和高速、高精度的切削加工結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合加工技術(shù)。 LUMEX Avance-25 設(shè)備可在一臺(tái)裝置內(nèi)交替進(jìn)行金屬激光成型和采用立銑刀的切削精加工。這樣，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)機(jī)加工方法相當(dāng)?shù)某叽缇群捅砻娲植诙?，還能夠加工出傳統(tǒng)加工方法無法成型的復(fù)雜形狀零件。此外這種復(fù)合加工技術(shù)還能夠使制造周期大幅縮短，使一個(gè)金屬零件從設(shè)計(jì)到加工的工期縮短了61.5%。這種技術(shù)必然是今后SLM 設(shè)備發(fā)展的一種趨勢12。 mZkklkzaaP<4）訂制化、智能化趨勢隨著各種部件不斷輕量化和集成化的發(fā)展，未來將出現(xiàn)訂制化的便攜式SLM 設(shè)備。這些 SLM 設(shè)備將成為今后人們生產(chǎn)和工作中的實(shí)用工具，顛覆傳統(tǒng)制造

32、方式，并改變?nèi)藗兊纳罘绞健?AVktR43bpw11/14個(gè)人資料整理僅限學(xué)習(xí)使用球化和翹曲是 SLM 成型過程中最主要的缺陷，為了克服這些缺陷，制造出高質(zhì)量的金屬成型件，未來的 SLM 設(shè)備需要具有智能化的過程控制功能。球化是由每一層粉末熔化時(shí)的微小缺陷累積而成，而每一層的成型質(zhì)量由工藝參數(shù)決定。因此如果能夠在 SLM 成型過程中實(shí)現(xiàn)智能實(shí)時(shí)監(jiān)控，在出現(xiàn)微小缺陷時(shí)就自動(dòng)調(diào)整工藝參數(shù)消除缺陷，這樣就能避免成型缺陷，得到高質(zhì)量高精度的金屬零件。 ORjBnOwcEd5 結(jié)論金屬零件 3D 打印技術(shù)作為整個(gè) 3D 打印體系中最為前沿和最有潛力的技術(shù)，是先進(jìn)制造技術(shù)的重要發(fā)展方向。 SLM 設(shè)備一

33、般由光路單元、機(jī)械單元、控制單元、工藝軟件、保護(hù)氣密封單元幾個(gè)部分組成。國內(nèi)外有多家科研機(jī)構(gòu)和廠家都開發(fā)出了較為先進(jìn)的 SLM 設(shè)備，并且有了成熟的應(yīng)用。開發(fā)高效率、高性價(jià)比、大范圍和結(jié)合傳統(tǒng)機(jī)加工方法的 SLM 設(shè)備，是未來金屬 3D 打印的發(fā)展方向。 2MiJTy0dTT參考文獻(xiàn)1 Alan Faulkner-Jones. Development of a valve-based cell printer for the formation of human embryonic stem cell spheroid aggregatesJ. Biofabrication. 2018,1:1

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