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3D打印技術正快速改變著傳統的生產方式和生活方式，短短30年，3D打印技術已獲得迅速發展，并受到世界各國廣泛關注。隨著3D打印技術成熟度及性能的不斷提升，3D打印應用的材料也越來越廣泛，特別是金屬材料。金屬3D打印技術作為整個3D打印體系中前沿和潛力的技術，是*制造技術的重要發展方向。隨著科技發展及推廣應用的需求，利用快速成型直接制造金屬功能零件成為了快速成型主要的發展方向。目前可用于直接制造金屬功能零件的快速成型方法主要有：包括選區激光燒結（Selective Laser Sintering， SLS）技術、選區激光熔化（Selective Laser Melting， SLM）技術。下面威布三維來一一介紹這兩種金屬3D打印機的工作原理。

 

金屬3D打印機SLS工作原理

金屬3D打印機SLS工作原理

 

SLS技術通過激光對材料粉末進行照射，將其中的特殊添加材料融化使之達到粘結劑的作用，從而將金屬粉末結合成型，實現金屬打印。用于SLS燒結的金屬粉末主要有三種：單一金屬粉末、金屬混合粉末、金屬粉加有機物粉末。相應地，SLS技術在成型金屬零件時，有三種方式。

 

單一金屬粉末燒結

單一金屬粉末的燒結：例如鐵粉，先將鐵粉預熱到一定溫度，再用激光束掃描、燒結。燒結好的制件經熱等靜壓處理，可使最后零件的相對密度達到99.9%。

 

金屬混合粉末燒結

金屬混合粉末的燒結：主要是兩種金屬的混合粉末，其中一種粉末具有較低的熔點，另一種粉末的熔點較高。例如青銅粉和鎳粉的混合粉。先將金屬混合粉末預熱到某—溫度．再用激光束進行掃描，使低熔點的金屬粉末熔化(如青銅粉)，從而將難熔的鎳粉粘結在一起。燒結好的制件再經液相燒結后處理，可使最后制件的相對密度達到82%。

 

金屬粉末與有機黏合劑粉末的混合體

金屬粉末與有機黏合劑粉末的混合體：將金屬粉末與有機黏合劑粉末按一定比例均勻混合，激光束掃描后使有機黏合劑熔化，熔化的有機黏合劑將金屬粉末黏合在一起（如銅料和有機玻璃粉）。燒結好的制件再經高溫后續處理，一方面去除制件中的有機黏合劑，另一方面提高制件的力學強度和耐熱強度。

 

金屬3D打印機SLM工作原理

 

金屬3D打印機SLM工作原理

 

SLM技術是在SLS基礎上發展起來的，二者的基本原理類似。SLM技術需要使金屬粉末熔化，直接成型金屬件，因此需要高功率密度激光器激光束開始掃描前，水平鋪粉輥先把金屬粉末平鋪到加工室的基板上，然后激光束將按當前層的輪廓信息選擇性地熔化基板上的粉末，加工出當前層的輪廓，然后可升降系統下降一個圖層厚度的距離，滾動鋪粉輥再在已加工好的當前層上鋪金屬粉末，設備調入下一圖層進行加工，如此層層加工，直到整個零件加工完畢。整個加工過程在抽真空或通有氣體保護的加工室中進行，以避免金屬在高溫下與其他氣體發生反應。

以上即是金屬粉末3D打印機的主要工作原理，目前主流的兩種打印技術，SLS 3D打印技術以及SLM 3D打印機技術。金屬3D打印主要應用于汽車制造，工業制造，航空航天等領域，且使用越來越廣泛。

 

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