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增材制造（AdditiveManufacturing，AM）利用计算机控制3D

数据逐层堆积材料，是基于离散－堆积原理的高效净成形技术。

自21世纪以来，增材制造以其独特的优势为制造业开辟了一个

新的先进制造技术，被众多国家视为未来产业发展的新增长点，是

工业4.0的核心，是具有深刻变革意义的新型生产方式。

增材制造技术所具有的数字化、网络化、个性化和定制化等特

点，其将成为引领企业智能制造与创新发展的重要方式，是企业制

胜工业4.0时代的重要法宝。

在20世纪90年代增材制造技术发展的初期，增材制造技术被

称为“快速原型制造技术”，研究学者主要基于该技术制备非金属原

型，通过后续工艺实现金属零件的制备。

具有代表性的工艺主要包括立体光造型（stereolithography，SL

A）、叠层制造（laminatedobjectmanufacturing，LOM）、熔融沉积

depositionmodeling，FDM）、三维喷印（three-dimensi

onalprinting，3DP）等。

激光选区烧结技术（selectivelasersintering，SLS）利用激光束

扫描照射包覆有机胶黏剂的金属粉末，获得具有金属骨架的零件原

型，通过后续的高温烧结等后处理方式获得相对致密的金属零件。

随着大功率激光器的逐步应用，SLS技术随之发展为激光选区熔

化技术（selectivelasermelting，SLM），该技术利用高能量密度的

激光束照射预先铺覆好的金属粉末材料，将其直接熔化并凝固、成

形，获得金属制件。

通过SLM技术可以成形接近全致密的精细金属零件，其性能可

达到同质锻件水平，高性能金属零件的直接制造是增材制造技术由

“快速原型”向“快速制造”转变的重要标志之一。

在SLM技术发展的同时，另一种金属零件直接制造技术，激光

沉积制造技术（laserdepositionmanufacturing，LDM）等高性能金

属零件直接制造技术及设备涌现出来。LDM技术起源于美国Sandia

国家实验室的激光近净成形技术（laserengineeringnetshaping，L

ENS），利用高能量激光束将同轴或旁轴喷射的金属粉末直接熔化，

并按照预定的轨迹逐层堆积凝固成形，获得尺寸形状接近于最终零

件的“近形”坯料制件，经过后续的小余量加工及后处理获得最终

的金属零件。

SLM和LDM技术作为金属增材制造的两种主要方式，是当前研

究的热点内容，其在结构复杂、材料昂贵、小批量定制生产方面具

域实现了较为广泛的应用。

在SLM工艺中，选区激光熔化以激光为热源，根据离散的三维

数据逐点扫描熔化粉床上的金属粉末，逐层凝固叠加，实现零件成

形，具体过程如图1所示。聚焦激光束在振镜作用下，根据分层切

片离散化的零件三维数字模型，逐点扫描粉床上的金属粉层，扫描

后熔化凝固的金属粉末形成单层成形面及轮廓。

随后基板下降，送粉仓上升，粉末在刮刀作用下平铺到粉床

上，激光继续开始扫描，熔化下一层，与上一层融为一体。如此重

复，层层叠加，得到与三维实体模型相同的金属零件，完成三维实

体的成形。为保证铺粉顺利和粉床的稳定，一般情况下，选区激光

熔化的成形平台均为水平面，而在竖直方向通过逐层叠加累积成

形。

图1典型双缸SLM工艺成形过程示意图

10~50μm，加

工的层厚为20~50μm。激光聚焦直径小，熔池特征尺寸约为100μ

m，其成形精度约为0.05~0.10mm，表面粗糙度10~20μm，可以满

足大多无装配表面要求的金属零件的高精度快速制造，也是目前精

度最高的金属增材制造工艺之一。

较高的成形精度使得SLM工艺适用于加工形状复杂的零件，尤

其是具有复杂内腔结构和具有个性化需求的零件。目前，国外的EO

S、SLMSolutions、Concept