1 浏览选择性激光熔化（Selective Laser Melting, SLM）是金属3D打印领域的核心技术之一，适用于制造高精度、高强度的复杂金属零件。无论是航空航天部件、医疗器械还是工业模具，SLM技术都能提供可靠的解决方案。以下是基于SLM工艺的金属3D打印详细步骤及关键注意事项，助您掌握全流程操作。
一、SLM技术简介
SLM通过高能激光束逐层熔化金属粉末，最终堆积成致密的金属实体。其核心优势包括：
1.材料多样性：支持不锈钢、钛合金、铝合金、镍基高温合金等。
2.高致密度：零件密度可达99.9%以上，接近锻造性能。
3.复杂结构：可打印镂空、薄壁、内部流道等传统工艺难以实现的设计。
二、SLM金属3D打印具体步骤
步骤1：三维模型设计与优化
1.设计工具：
使用专业CAD软件（如SolidWorks、CATIA、Fusion 360）创建模型。
导出为STL或3MF格式（确保模型无破面、无重叠面）。
2.设计要点：
3.支撑结构：
悬垂角度＜45°的区域必须添加支撑（防止塌陷）。
优先选择点阵支撑或锥形支撑（减少接触面积，便于后期去除）。
4.壁厚与细节：
最小壁厚≥0.3mm（钛合金/不锈钢）或≥0.5mm（铝合金）。
孔洞直径≥1mm，避免因粉末残留导致堵塞。
步骤2：模型切片与参数设置
1.切片软件：
Materialise Magics、EOSPRINT、SLM Solutions Build Processor等。
2.关键参数：
层厚：20-50微米（精度高则耗时成倍增加）。
3.激光功率：根据材料调整（例如：316L不锈钢为150-250W，Ti6Al4V钛合金为200-400W）。
4.扫描速度：700-2000 mm/s（需与功率匹配，避免未熔合或过度烧蚀）。
5.扫描策略：
棋盘格扫描（Chessboard）：减少热应力集中。
轮廓偏移扫描（Contour Offset）：提升表面精度。
步骤3：设备与材料准备
1.设备检查：
2.清理打印舱：使用吸尘器清除残留粉末，避免污染新粉。
3.校准激光系统：确保光斑直径和聚焦位置准确（误差≤10微米）。
4.检查气体循环系统：氩气/氮气纯度需≥99.99%，氧气含量＜0.1%。
5.材料选择：
常用金属粉末：
316L不锈钢：耐腐蚀性强，适合工业零件。
Ti6Al4V钛合金：轻量化、生物相容性高，用于航空航天和医疗。
AlSi10Mg铝合金：导热性好，适合散热器、汽车部件。
6.粉末要求：
球形度高（流动性好），粒径分布15-45微米。
使用前需烘干（80-120℃真空干燥2-4小时）。
步骤4：SLM打印过程
1.基板预处理：
基板材质需与打印材料一致（如钛合金零件用钛基板）。
表面打磨并预热至80-200℃（减少热应力）。
2.铺粉与熔化：
刮刀/辊筒均匀铺粉，层厚与切片参数一致。
激光按预设路径扫描，完全熔化粉末形成致密层。
3.惰性气体保护：
全程通入氩气或氮气，防止金属氧化（氧含量需实时监测）。
4.循环重复：
逐层铺粉、扫描，直至零件完成（打印时间从几小时到数天不等）。
步骤5：后处理与质检
1.零件取出：
待打印舱冷却至50℃以下，穿戴防护装备取出零件。
2.支撑去除：
线切割或电火花加工分离零件与基板。
钳工工具或CNC机床去除支撑结构。
3.热处理：
退火：消除内部应力（如钛合金在800℃氩气中退火2小时）。
热等静压（HIP）：提升致密度和疲劳强度（需外包专业服务）。
4.表面处理：
喷砂（Al₂O₃或玻璃珠）去除表面残留粉末。
电解抛光或化学抛光提高光洁度。
5.质量检测：
尺寸精度：三坐标测量机（CMM）检测关键尺寸。
内部缺陷：X射线或工业CT扫描检查气孔、裂纹。
三、SLM打印的注意事项
1. 安全规范
粉尘防护：金属粉末易爆，操作间需防爆设计，人员佩戴N95口罩+护目镜。
气体泄漏：定期检测气密性，避免惰性气体浓度过高导致窒息风险。
2. 参数调试技巧
能量密度公式：
能量密度（J/mm³）= 激光功率（W） / [扫描速度（mm/s）× 层厚（mm）× 扫描间距（mm）]
不锈钢推荐值：50-100 J/mm³，钛合金：60-120 J/mm³。
首层优化：
降低首层扫描速度10%-20%，增强基板结合力。
3. 成本控制
粉末回收：未熔化粉末可筛分（筛网孔径≤粉末最小粒径）后重复使用，但回收次数≤3次。
批量排版：同一基板排列多个零件，最大化利用打印空间。
4. 常见问题解决
球化效应：
现象：粉末未完全熔化形成球状颗粒。
对策：提高激光功率或降低扫描速度。
翘曲变形：
原因：热应力过大。
对策：优化支撑结构，增加基板预热温度。
四、SLM技术适用场景
航空航天：涡轮叶片、燃料喷嘴（轻量化+耐高温）。
医疗：定制化骨科植入物（多孔结构促进骨整合）。
模具：随形冷却水道注塑模（缩短冷却周期30%以上）。
五、总结
SLM金属3D打印技术对设备、材料和操作要求极高，但通过精准的模型设计、参数优化和严格的后处理，可以制造出性能卓越的金属零件。对于初次尝试的用户，建议从简单几何体开始，逐步积累经验，或与专业3D打印服务商合作，降低试错成本。
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