用于金属制造的DMLS与SLM 3D打印

3D打印正在彻底改变制造业，使公司能够以相对较低的成本快速生产原型和专用组件。3D打印的大多数应用使用熔融塑料制作各种各样的设计对象；然而，在金属锻造和制造行业中，金属3D打印也是一种新兴的流行技术。

用于金属添加剂制造的技术与用于打印塑料的技术略有不同。两种主要的技术是直接金属激光烧结和选择性激光熔化。

直接金属激光烧结

最有效的金属添加剂制造技术之一是直接金属激光烧结，也称为DMLS。与其他3D打印技术不同，这种方法可以用几乎任何金属合金制作物体，而其他3D打印技术只适用于聚合物材料或特定金属合金。yabo娱乐vip

直接金属激光烧结涉及到在要打印的表面扩散一层非常薄的金属粉末。激光缓慢而稳定地穿过金属表面来烧结粉末，这意味着金属内部的颗粒融合在一起，即使金属还没有加热到完全熔化的程度。然后再添加粉末层并烧结，这样就可以一次“打印”一个物体的横截面。通过这种方式，DMLS通过一系列非常薄的层逐渐建立了一个3D对象。

一旦DMLS处理完成，打印的对象就会被留下冷却。多余的粉末可以从建造室中回收并回收。

DMLS的主要优点是，它生产的物体没有残余应力和内部缺陷，而传统制造的金属部件会受到这些缺陷的困扰。这对于在高应力下工作的金属部件，如航空航天或汽车部件，是极其重要的。传统制造的金属部件在制造后需要进行热处理，以消除可能导致部件失效的内应力。

DMLS的主要缺点是到目前为止非常昂贵，这限制了它用于非常高端的应用，如制造航空航天工业的金属原型部件。然而，密歇根理工大学的科学家们已经开发出一种3D金属打印机，造价仅为1500美元。相比之下，大多数商用金属3D打印机每台售价超过50万美元。打印机仍处于早期发展阶段;然而，这一突破可以使DMLS技术在未来变得更便宜。

选择性激光熔化

3D金属打印的另一种方法是选择性激光熔化（SLM），在这种方法中，高功率激光完全熔化每一层金属粉末，而不仅仅是将其烧结。选择性激光熔化可产生密度极高、强度极高的印刷品。

目前，选择性激光熔化只能用于某些金属。该技术可用于不锈钢、工具钢、钛、钴铬、铝等零件的增材制造。研究人员希望有一天SLM将被用于制造其他金属零件，但仍有困难需要解决。许多其他金属没有使它们适合于SLM所需的正确流动特性。

选择性激光熔化是一个非常高能量的过程，因为每层金属粉末都必须加热到金属熔点以上。SLM制造过程中出现的高温梯度也会导致最终产品内部产生应力和位错，从而影响其物理性能。

美国国家航空航天局正在研究使用选择性激光熔化为其航天器生产高度专业化的部件。2013年8月，NASA发布了一份新闻稿，描述了他们如何使用SLM制造3D打印火箭发动机喷射器。在2013年8月22日进行的发动机点火测试中，3D打印部件表现成功。

美国国家航空航天局表示，SLM提供的一大优势是，它允许工人将金属设备作为一个整体来制造，而不必生产单个部件，然后组装成最终产品。例如，2013年8月测试的发动机喷油器仅由两个部件组成，而此前测试的类似喷油器有115个部件。零件少意味着复杂的设备更容易组装。

德国SLM Solutions公司也率先在金属制造业中使用SLM。这家公司生产用于工厂的SLM机器。西门子工业集团使用该公司的3D金属印刷机生产燃气轮机的替换叶片。使用SLM Solutions的3D金属印刷机生产涡轮叶片所需的时间可以减少到4周，而使用当前技术仅需44周。

3D打印可以大大加快金属制造速度，减少企业在关键设备故障时等待更换金属部件的停机时间。这可能会产生多米诺骨牌效应，减少许多使用金属工具和机器制造产品的不同行业的延迟。

电子束融化

电子束熔炼（EBM）是一种添加剂制造工艺，与选择性激光熔炼非常相似。与SLM一样，它生成的模型非常密集。这两种技术的不同之处在于，EBM使用电子束而不是激光来熔化金属粉末。

目前，电子束熔炼只能用于有限数量的金属。钛合金是该工艺的主要起始材料，但也可使用钴铬合金。该技术主要用于为航空航天工业制造零件。

3D金属打印的未来

激光技术的发展，如飞秒激光的引入，可以扩大增材制造技术的应用，使它们可以与更广泛的金属和金属合金一起使用。飞秒激光对3D金属打印非常有用，因为它们可以提供非常短的高能激光脉冲，使它们能够以比以往更高的精度熔合金属粉末。

随着3D金属打印技术的不断发展和成本的进一步下降，3D打印将在金属制造业中发挥越来越大的作用。3D打印技术避免了金属制造中的许多典型缺陷，例如需要进行后期热处理和专用机器来铣削和精加工金属对象。3D金属打印还可以显著加快许多金属领域的生产速度制造业。