解析高性能金屬零件激光增材制造技術研究進展
增材制造相對于減法制造，它通常是逐層累加的過程，是通過添加材料直接從三維數學模型獲得三維物理模型的所有制造技術的總稱，集機械工程、CAD、逆向工程技術、分層制造技術、數控技術、材料科學、電子束、激光等技術于一身，可以自動、直接、快速、精確地將設計思想轉變為具有一定功能的原型或直接制造零件，從而為零件原型制作、新設計思想的校驗等方面提供了一種高效低成本的實現手段。學術界稱之為“增材制造”，大眾和傳媒界稱之為“3D打印”。
AM技術主要具有以下幾個突出的特點：
（1）直接。從原材料的粉材、絲材直接成形出來，形狀可以是任意復雜的三維零件，直接跨越了傳統的鑄造、鍛造、焊接等工藝，還跨越了粗加工的過程，直接到精加工，這是AM技術最主要的特點；
（2）快速。物流環節少，制造工序少，制造周期加快；
（3）綠色。跟“直接”密切相關，中間的過程少了，基礎零件不再被反復地加熱、冷卻，所以能耗就低了；
（4）柔性。AM技術可以充分發揮設計師的想象力，設計師的自由度大，可以設計出任意結構的零件；
（5）數字化、智能化為制造業的變革帶來了可能，因為AM技術發展使傳統的流水線、大工廠生產模式有網絡化的可能性。故把這種新技術說成是具有直接、快速、綠色、柔性、數字化、智能化特點的AM技術。
兩種典型LAM技術的成形原理及其特點 LAM技術按其成形原理可分為兩類：
（1）以同步送粉為技術特征的激光熔覆沉積（Laser Cladding Deposition，LCD）技術；
（2）以粉床鋪粉為技術特征的選區激光熔化（Selective Laser Melting，SLM）技術。下面著重概述這兩種典型LAM技術的成形原理及其特點。
1 LCD技術成形原理及特點
LCD技術是快速成形技術的“疊層累加”原理和激光熔覆技術的有機結合，以金屬粉末為成形原材料，以高能束的激光作為熱源，根據成形零件CAD模型分層切片信息的加工路徑，將同步送給的金屬粉末進行逐層熔化、快速凝固、逐層沉積，從而實現整個金屬零件的直接制造。LCD系統主要包括：激光器、冷水機、CNC數控工作臺、同軸送粉噴嘴、送粉器及其他輔助裝置。
LCD技術集成了快速成形技術和激光熔覆技術的特點，具有以下優點：
（1）無需模具，可生產用傳統方法難以生產甚至不能生產的復雜形狀的零件；
（2）宏觀結構與微觀組織同步制造，力學性能達到鍛件水平；
（3）成形尺寸不受限制，可實現大尺寸零件的制造；
（4）既可定制化制造生物假體，又可制造功能梯度零件；
（5）可對失效和受損零件實現快 速修復，并可實現定向組織的修復與制造。
主要缺點：
（1）制造成本高；
（2）制造效率低；
（3）制造精度較差，懸臂結構需要添加相應的支撐結構。
2 SLM技術成形原理和特點
SLM技術是以快速原型制造技術為基本原理發展起來的先進激光增材制造技術。通過專用軟件對零件三維數模進行切片分層，獲得各截面的輪廓數據后，利用高能激光束根據輪廓數據逐層選擇性地熔化金屬粉末，通過逐層鋪粉，逐層熔化凝固堆積的方式，實現三維實體金屬零件制造。選區激光熔化系統主要由激光器及輔助設備、氣體凈化系統、鋪粉系統、控制系統4部分組成。 SLM技術具有以下優點：
（1）成形原料一般為金屬粉末，主要包括不銹鋼、鎳基高溫合金、鈦合金、鈷-鉻合金、高強鋁合金以及難熔金屬等；
（2）成形零件精度高，表面稍經打磨、噴砂等簡單后處理即可達到使用精度要求；
（3）適用于打印小件；
（4）成形零件的力學性能良好，一般力學性能優于鑄件，不如鍛件。
主要缺點：
（1）層厚和光斑直徑很小，導致成形效率很低；
（2）零件大小會受到鋪粉工作箱大小的限制，不適合制造大型的整體零件；
（3）無法制造梯度功能材料，也無法成形定向晶組織，不適合對失效零件的修復。
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