金属3D打印指南（二）

DMLS和SLM

直接金属激光烧结(DMLS)和选择性激光熔化(SLM)是当今最常用的金属3D打印工艺。它们特别适合高端应用，因为它们提供了极大的设计自由度和先进的材料特性。

什么是DMLS/SLM3D打印？

DMLS（直接金属激光烧结）或SLM（选择性激光熔化）是两种粉末床熔融金属3D打印技术。SLM和DMLS之间的实际差异非常小。出于设计目的，这两种技术可以被视为相同。

他们都使用高功率激光将金属粉末颗粒粘合在一起，一层一层地形成零件。SLM实现了完全熔化，而DMLS使金属颗粒由于非常高的温度而在分子水平上融合在一起。大多数金属合金与DMLS工艺兼容，而只有某些（纯）金属材料可用于SLM。

DMLS/SLM是如何工作的？

以下是DMLS/SLM3D打印过程的基本步骤：

构建室首先充满惰性气体，然后加热到最佳打印温度。

一层薄薄的金属粉末（通常为50μm）散布在构建平台上。

激光扫描零件的横截面，选择性地结合金属颗粒。

扫描整个区域后，构建平台会向下移动一层，并重复该过程，直到整个构建完成。

打印后，首先需要将模型冷却，然后提取松散的粉末。

3D打印步骤只是DMLS/SLM制造过程的开始。打印完成后，在零件准备好使用之前，需要几个（compolsory或可选的）后处理步骤。强制性的后处理步骤包括：

应力消除：由于印刷过程中的加工温度非常高，会产生内应力。在任何其他操作之前，这些都需要通过热循环来缓解。

零件的拆卸：在DMLS/SLM中，零件基本上焊接到构建平台上。此处使用带锯或EDM线切割。

移除支撑：始终需要DMLS/SLM中的支撑，以减轻打印过程中发生的翘曲和变形。手动或CNC加工移除支撑。

为了满足工程规范，通常需要额外的后处理步骤。这些可能包括：

CNC加工：当需要比标准±0.1mm更严格的公差时，采用加工作为精加工步骤。以这种方式仅去除最少的材料。

热处理：为了改善零件的材料性能，可以使用热处理或热等静压(HIP)。

平滑/抛光：某些应用需要比标准RA10μm印刷后的DMLS/SLM更光滑的表面。CNC加工和手动、振动或化学抛光都是可用的解决方案。

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用于3D打印的金属粉末

DMSL/SLM和许多其他3D打印工艺中使用的原材料是粉末状的。

金属粉末的特性对最终结果非常重要。为确保良好的流动性和紧密堆积，金属颗粒需要呈球形，尺寸在15到45微米之间。为了达到这些严格的要求，通常使用气体或等离子体原子化等方法。

生产这些金属粉末的高成本是金属3D打印总成本的关键因素。

DMLS/SLM的优点和局限性

DMLS/SLM的主要优势在于它能够从高性能金属合金中创建高度优化的有机结构。

使用DMLS/SLM制造的零件可以具有复杂的有机形状，经过优化可以最大限度地减少重量，同时最大限度地提高刚度。或者它们可以具有任何其他方法都无法产生的内部几何形状。

DMLS/SLM零件的材料性能非常好。几乎没有内部孔隙的零件由各种金属合金制成，从铝和钢到高强度超合金。

从技术角度来看，DMLS和SLM的主要限制是它们需要广泛的支撑结构。这些是避免翘曲并将零件固定到构建平台所必需的。此外，在打印机外，生产出来的零件表面粗糙度对于大多数工程应用来说都比较高，因此需要进行后处理。

出色的设计自由度

高精度和精细的细节

高性能材料

制造和设计成本高

对支撑结构的广泛需求

高表面粗糙度

SLM&DMLS的技术特点