3D打印技术正快速改变着传统的生产方式和生活方式，短短30年，3D打印技术已获得迅速发展，并受到世界各国广泛关注。随着3D打印技术成熟度及性能的不断提升，3D打印应用的材料也越来越广泛，特别是金属材料。金属3D打印技术作为整个3D打印体系中最为前沿和最有潜力的技术，是先进制造技术的重要发展方向。随着科技发展及推广应用的需求，利用快速成型直接制造金属功能零件成为了快速成型主要的发展方向。目前可用于直接制造金属功能零件的快速成型方法主要有：包括选区激光烧结（Selective Laser Sintering， SLS）技术、选区激光熔化（Selective Laser Melting， SLM）技术。下面威布三维来一一介绍这两种金属3D打印机的工作原理。

金属3D打印机SLS工作原理

金属3D打印机SLS工作原理

SLS技术通过激光对材料粉末进行照射，将其中的特殊添加材料融化使之达到粘结剂的作用，从而将金属粉末结合成型，实现金属打印。用于SLS烧结的金属粉末主要有三种：单一金属粉末、金属混合粉末、金属粉加有机物粉末。相应地，SLS技术在成型金属零件时，有三种方式。

单一金属粉末烧结

单一金属粉末的烧结：例如铁粉，先将铁粉预热到一定温度，再用激光束扫描、烧结。烧结好的制件经热等静压处理，可使最后零件的相对密度达到99.9%。

金属混合粉末烧结

金属混合粉末的烧结：主要是两种金属的混合粉末，其中一种粉末具有较低的熔点，另一种粉末的熔点较高。例如青铜粉和镍粉的混合粉。先将金属混合粉末预热到某—温度．再用激光束进行扫描，使低熔点的金属粉末熔化(如青铜粉)，从而将难熔的镍粉粘结在一起。烧结好的制件再经液相烧结后处理，可使最后制件的相对密度达到82%。

金属粉末与有机黏合剂粉末的混合体

金属粉末与有机黏合剂粉末的混合体：将金属粉末与有机黏合剂粉末按一定比例均匀混合，激光束扫描后使有机黏合剂熔化，熔化的有机黏合剂将金属粉末黏合在一起（如铜料和有机玻璃粉）。烧结好的制件再经高温后续处理，一方面去除制件中的有机黏合剂，另一方面提高制件的力学强度和耐热强度。

金属3D打印机SLM工作原理

金属3D打印机SLM工作原理

SLM技术是在SLS基础上发展起来的，二者的基本原理类似。SLM技术需要使金属粉末完全熔化，直接成型金属件，因此需要高功率密度激光器激光束开始扫描前，水平铺粉辊先把金属粉末平铺到加工室的基板上，然后激光束将按当前层的轮廓信息选择性地熔化基板上的粉末，加工出当前层的轮廓，然后可升降系统下降一个图层厚度的距离，滚动铺粉辊再在已加工好的当前层上铺金属粉末，设备调入下一图层进行加工，如此层层加工，直到整个零件加工完毕。整个加工过程在抽真空或通有气体保护的加工室中进行，以避免金属在高温下与其他气体发生反应。

以上即是金属粉末3D打印机的主要工作原理，目前主流的两种打印技术，SLS 3D打印技术以及SLM 3D打印机技术。金属3D打印主要应用于汽车制造，工业制造，航空航天等领域，且使用越来越广泛。

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