金属增材制备技术是增材制备技术中具有应用前景的方向之一。 以最终零部件制造为目标，金属增材制造技术对设备、材料、技术提出了更高的要求。 选择性激光烧结选择性激光烧结( SLS )工艺以工作台上预置粉末为原料，计算机根据模型切片控制激光束的二维扫描轨迹，选择性固体粉末材料烧结前，将整个工作台加热到比通常粉末熔化温度稍低的温度，以减少热变形，便于与前一水平的结合。 一层烧结结束后，工作平面降至一层厚度，铺粉系统铺设新粉层，激光束扫描新层烧结。 这样循环，层层叠叠最终制造三维零件。 由于烧结后密度也较低的多孔结构，未烧结的粉末可以支撑烧结的结构，因此SLS具有自支撑性，可以制造任意复杂的成型体。 适合SLS工艺的材料是高分子材料、陶瓷或金属粉末。 其中，陶瓷和金属材料的应用更为广泛。 陶瓷粉末在进行SLS工艺时向粉末中添加粘合剂，烧结成型后，通过之后热处理除去粘合剂。 金属材料可以直接采用SLS工艺烧结，但塑件密实度低，表面粗糙度大，需要后续热等静压处理提高密实度。 为了小部分高熔点金属、或者提高成形效率和成形致密性，采用将目标金属与有机粘合剂或其他低熔点金属混合的方法，通过溶解有机粘合剂或低熔点合金来实现快速成形，但在这样的工序中，之后的热处理工序变多随着高功率激光的发展，激光束已经能溶解大部分金属材料，因此在金属应用方向上，SLS被越来越多的SLM (选择性激光熔化)所替代。 选择性激光熔融选择性激光熔融( SLM )过程与SLS几乎完全一致。 不同的是，金属粉末在高能密度激光的作用下而不是固体烧结下熔融，塑件可直接达到99%以上的致密度； 同时，由于激光扫描速度快，微尺寸熔池带来极快的冷却凝固速度，得到均匀细小的金相组织，大小提高材料力学性能； SLM采用53 m以下粒径粉末，单层粉末厚度控制在20-100 m，可精密成型，塑件表面质量好； 整个工作室密封在惰性气体气氛中，避免金属材料高温氧化，可处理钛合金等活泼金属； 通过支撑结构的设计，可以印刷出具有悬空部位的复杂曲面、包括内部流路的结构、冲裁模的复杂形状等各种复杂形状的产品。

电子束熔模电子束熔模即EBM(electronbeammelting )、EBM的工艺与SLM类似，但采用高能电子束作为能量源。 在真空气氛中，高能电子束选择性地熔化和层叠金属粉末层，形成整个实体金属部件。 各粉体层扫描分为预热和熔融两个阶段，在预热阶段，使用高扫描速度的散焦电子束对粉体层进行多次预热(预热温度高达0.4~0.6 Tm )； 熔融阶段使用低扫描速度聚焦电子束。 与SLM相比，EBM的能量利用率更高，许多激光吸收率较低的材料可以通过EBM工艺成型； 同时，EBM特殊的粉末预热方式和较高的预热温度，进一步扩大了可处理的材料范围，利用EBM成型易碎金属间化合物TiAl得到了成功的应用。 EBM工艺可采用较大粒径的粉末材料，单层厚度更大，成型效率高于SLM。 但是，EBM设备需要真空系统，成本高，印刷部件的尺寸也受到限制； 另外，成形过程中会产生强x射线，因此需要对工作环境和人员采取特别的保护措施。

激光金属直接沉积技术激光金属直接沉积技术，即dlmd ( directlasermetaldeposition )的工作原理与SLM技术相似，同样采用高能激光束分层熔融金属粉末，最终成型三维零件。 不同的是，在DLMD过程中，粉末不是预先放置在工作台上，而是通过送粉机构和喷嘴，在激光扫描金属基体的过程中，实时输送到基体表面的熔池中，如下图所示。 如果没有粉末床的限制，DLMD技术对塑件的尺寸理论上也没有任何限制，因此适合于成型大型金属结构件。 受粉末收敛尺寸(一般粉斑直径在1 mm以上)限制，DLMD成型精度低于SLM，但成型效率高很多。

除三维成形外，DMLD的另一大应用是在各种金属零件表面熔敷增强涂层。 在2017年Fraunhofer开发的超高速激光熔敷工艺中，粉末被输送到聚焦的激光束而不是基体表面的熔池，粉末被激光束熔化后，在熔化状态下落到基板上冷却凝固。 这一细微的变化会带来巨大的差异，激光扫描速度对粉末熔融的影响会变小，但粉末在激光束中的飞行时间是重要的影响因素，如果粉末充分熔融，激光扫描速度是否为提高 这是极大的提高，降低生产成本的送弧增材制造技术，即送弧增材制造技术，即waam ( wireandarcadditivemanufacturing )技术，是以焊接电弧为热源熔化线材，设定的与上述使用粉末原料的多种增材制造技术相比，WAAM材料利用率高、成形效率高、设备成本低，对成形品的尺寸几乎没有限制，成形品的显微组织粗大，但是与激光增材制造方法的优越性互补的3D增材成形技术。 胶合成型胶合成型( Binder Jetting )是另一种基于粉末床的3D增材制造技术。 不同的是，不是用激光熔化粘接粉末，而是用喷墨头向粉末喷粘接剂，在选定的区域内粘接粉末，使各个粉末和以前的粉层通过粘接剂的渗透成为一体，这样层叠制成三维结构的物体。 粘接成形可用于高分子材料、金属、陶瓷材料的制备，但用于金属和陶瓷材料时，粘接成形的原型件必须通过高温烧结去除粘接剂，实现粉末颗粒之间的冶金结合，才能得到具有一定密度和强度的成品。 粘接成型制作的金属零件力学性能差，但成型效率高，适用于对力学性能要求不高的APP场合。 下表总结了不同金属3D增材制造技术的比较。

总的来说，金属增材制造技术中不同的技术技术和产品及服务已经支持包括航天、机械制造、能源化工、医疗、运输和军队在内的广泛领域，可以给经济和生产力带来新的机器

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南京辉铫光电科技有限公司供稿