【技術干貨】深度解剖金屬3d打印技術之SLM技術

我們一般看到的金屬粉末是這樣的

經歷過不可抗拒的原因后來變下圖的樣子

據說罪魁禍首是激光，金屬粉末究竟經歷了什么過程？
今天帶著大家沿著SLM（Selective Laser Melting）選擇性熔融這一技術來深度解剖。

先來看看“案發(fā)現(xiàn)場”SLM280金屬3D打印機

SLM280成型倉內部組成要素

我們來具體了解這一形成過程：

每個最終的零件都是由一層層熔融而成，每熔融一層，平臺下降，新的粉末鋪滿此層重復上述過程。其真正的成型原理是激光將一定能量密度的能量打到粉末層，使得所掃描的區(qū)域內粉末達到熔融狀態(tài)，粉末接收到的能量密度和激光的很多因素有關，比如掃描速度，掃描間距，掃描功率，激光的能量在金屬粉末表面形成熱影響區(qū)形成熔池，熔池影響周圍粉末成型焊接效果。

激光會按照一定的規(guī)律和方向掃描到需要成型的熔融區(qū)域，根據不同材料合理的歸化掃描路徑，將掃描區(qū)域分成條帶狀、棋盤狀等，可以有效的釋放零件內部應力，規(guī)劃每層掃描向量可以減少內部缺陷得到致密度更高，力學性能更好的零件。

那么選擇性熔融這一過程中，我們可以通過哪幾個方面來提升最終產品性能呢？我們可以通過幾個重要方面來重點分析一下，下面是同一種材料在不同掃面間距下的放大圖，我們可以看到隨著掃面間距的擴大到一定的范圍，會出現(xiàn)非常明顯的內部缺陷：

雖然掃面間距大可以顯著提升成型速度，但熔池范圍有限，如果間距過大，會使得熔覆寬度的搭接率太小，嚴重的話會產生圖3這種效果。我們再來分析另外兩個因素，激光功率和掃描速度也是決定能量密度的核心參數，直接影響成型零件的孔隙率，孔隙率又直接影響成品的機械性能等。

我們以上圖的鋁合金為例，我們可以發(fā)現(xiàn)隨著激光功率的升高和掃面速度的降低會使得零件的孔隙率降低。這種趨勢是因為更高的能量密度使得粉末更好的熔融形成的，那么是不是能量密度越高越好呢？當然沒那么簡單，首先能量太高也會使得零件內部氣體不能排除產生空隙。如下圖：

很多條件下激光參數產生的結果不是線性的，在高能量密度下這一過程就會變得相對復雜，舉個例子：

上圖是銅合金的研究中，分別給出了，激光功率，掃描速度，掃描間距對致密度的影響，可以看出很特別的是隨著掃描間距的擴大，能量密度雖然降低了，但是致密度并沒有太大變化，這種現(xiàn)象是由包晶和共晶共同影響的。

再來看看不同的光斑直徑對打印效果的影響：

光斑不可以過大，同樣的能量密度下，隨著光斑直徑的變大會使得能量集中在上表面，每層下方的粉末不能良好的收到激光熔池的影響有效融化，直接影響零件質量。零件垂直方向的拉伸強度降低，更容易產生裂痕。綜上，想得到理想的打印效果要考慮很多因素，只有不斷摸索更合適的工藝才能更好克服弊端，將SLM技術應用在各個領域。

近日，3D打印界出了一條爆炸性新聞，三的部落所代理的高端品牌德國SLM Solutions通過其在中國的渠道銷售獲得了總金額高達1300萬美元的訂單-10臺SLM 500型金屬3D打印機。

SLM Solutions是一家總部位于德國呂貝克的3D打印設備制造商，專注于選擇性激光熔融(SLM)技術。公司前身是MTT技術集團德國呂貝克有限公司，2010年更名為SLM Solutions GmbH。而MMT隸屬于英國老牌上市公司MCP，2000年推出SLM技術，2006年推出第一個鋁、鈦金屬SLM 3D打印機，三的部落是slm solution 大中華地區(qū)首家品牌代理商。

主要產品：SLM 125、SLM 280、SLM 500系列選擇性激光熔融——SLM 3D金屬打印機，最大成型空間達到500x280x325mm，甚至可以裝配兩個1000W激光器。這種技術是采用高精度激光束連續(xù)照射包括鈦、鋼、鋁、金在內的金屬粉末，將其焊接成型的技術，而德國SLM Solutions在這一技術上有著多項專利，居于領先地位。其3D打印機已經應用于汽車、消費電子、科研、航空航天、工業(yè)制造、醫(yī)療等行業(yè)。

來源：三的部落
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