陜西非凡士解讀SLM金屬3D打印技術以及應用范圍

1995年，德國Fraunhofer激光器研究所（Fraunhofer Institute for Laser Technology，ILT）最早提出了選擇性激光熔融技術（Selective Laser Melting，SLM），用它能直接成型出接近完全致密度的金屬零件。SLM技術克服了SLS技術制造金屬零件工藝過程復雜的困擾。用SLS技術制造金屬零件的方法主要有：

1）熔模鑄造法：首先采用SLS技術成型高聚物（聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等）原型零件，然后利用高聚物的熱降解性，采用鑄造技術成型金屬零件；

2）砂型鑄造法：首先利用覆膜砂成型零件型腔和砂芯（即直接制造砂型），然后澆鑄出金屬零件；

3）選擇性激光間接燒結(jié)原型件法：高分子與金屬的混合粉末或高分子包覆金屬粉末經(jīng)SLS成型，經(jīng)脫脂、高溫燒結(jié)、浸漬等工藝成型金屬零件；

4）選擇性激光直接燒結(jié)金屬原型件法：首先將低熔點金屬與高熔點金屬粉末混合，其中低熔點金屬粉末在成形過程中主要起粘結(jié)劑作用，然后利用SLS技術成型金屬零件。最后對零件后處理，包括浸漬低熔點金屬、高溫燒結(jié)、熱等靜壓（Hotisostatic Pressing，HIP）。

一、SLM工藝的原理

SLM是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經(jīng)冷卻凝固而成型的一種技術。SLM與SLS制件過程非常相似，這里不再贅述。但是，SLM工藝一般需要添加支撐結(jié)構，其主要作用體現(xiàn)在：1）承接下一層未成型粉末層，防止激光掃描到過厚的金屬粉末層，發(fā)生塌陷；2）由于成型過程中粉末受熱熔化冷卻后，內(nèi)部存在收縮應力，導致零件發(fā)生翹曲等，支撐結(jié)構連接已成型部分與未成形部分，可有效抑制這種收縮，能使成型件保持應力平衡。

二、SLM工藝的優(yōu)勢、劣勢

1）SLM工藝加工標準金屬的致密度超過99%，良好的力學性能與傳統(tǒng)工藝相當。

2）可加工材料種類持續(xù)增加，所加工零件可后期焊接。

3）價格昂貴，速度偏低。

4）精度和表面質(zhì)量有限，可通過后期加工提高。

三、SLM工藝應用范圍

1）加工標準金屬的外觀、裝配、功能原型。

2）支撐零件，如夾具、固定裝置等。

3）小批量零件生產(chǎn)。

4）注射模具。