详细解读SLM金属3D打印技术以及应用范围

2020-08-07 10:31

1995年，德国Fraunhofer激光器研究所（Fraunhofer Institute for Laser Technology，ILT）最早提出了选择性激光熔融技术（Selective Laser Melting，SLM），用它能直接成型出接近完全致密度的金属零件。SLM技术克服了SLS技术制造金属零件工艺过程复杂的困扰。用SLS技术制造金属零件的方法主要有：

1）熔模铸造法：首先采用SLS技术成型高聚物（聚碳酸酯PC、聚苯乙烯PS等）原型零件，然后利用高聚物的热降解性，采用铸造技术成型金属零件；

2）砂型铸造法：首先利用覆膜砂成型零件型腔和砂芯（即直接制造砂型），然后浇铸出金属零件；

3）选择性激光间接烧结原型件法：高分子与金属的混合粉末或高分子包覆金属粉末经SLS成型，经脱脂、高温烧结、浸渍等工艺成型金属零件；

4）选择性激光直接烧结金属原型件法：首先将低熔点金属与高熔点金属粉末混合，其中低熔点金属粉末在成形过程中主要起粘结剂作用，然后利用SLS技术成型金属零件。最后对零件后处理，包括浸渍低熔点金属、高温烧结、热等静压（Hotisostatic Pressing，HIP）。

一、SLM工艺的原理

SLM是利用金属粉末在激光束的热作用下完全熔化、经冷却凝固而成型的一种技术。SLM与SLS制件过程非常相似，这里不再赘述。但是，SLM工艺一般需要添加支撑结构，其主要作用体现在：1）承接下一层未成型粉末层，防止激光扫描到过厚的金属粉末层，发生塌陷；2）由于成型过程中粉末受热熔化冷却后，内部存在收缩应力，导致零件发生翘曲等，支撑结构连接已成型部分与未成形部分，可有效抑制这种收缩，能使成型件保持应力平衡。

二、SLM工艺的优势、劣势

1）SLM工艺加工标准金属的致密度超过99%，良好的力学性能与传统工艺相当。

2）可加工材料种类持续增加，所加工零件可后期焊接。

3）价格昂贵，速度偏低。

4）精度和表面质量有限，可通过后期加工提高。