18、金属粉末床熔融技术：工艺、材料与挑战概述

金属粉末床熔融技术：工艺、材料与挑战概述

1. 增材制造简介

增材制造（AM）始于20世纪80年代的立体光刻技术，如今在工业领域发展迅速。它曾被称为快速成型（RP），旨在生产小而复杂的零件以获得制造竞争优势。与传统的减材制造（SM）相比，AM通过逐层沉积工艺降低了制造成本，且不浪费任何材料。此外，AM能够制造接近最终形状的零件，从而消除了后加工成本。它可以被视为一种“设计自由”的工艺，零件可直接从计算机辅助设计（CAD）数据中制造出来。

AM工艺适用于聚合物、陶瓷和金属。聚合物，特别是热塑性塑料，是最早用于增材制造的材料。到目前为止，已经有许多增材制造技术可供选择，其中最常见的是熔融沉积建模（FDM）技术。FDM于20世纪90年代推出，用于快速制造低成本的热塑性塑料。除了工业应用，FDM现在在家庭和个人兴趣领域也非常受欢迎。同时，由于数字化转型的需求，金属增材制造材料和工艺受到了广泛关注。

金属增材制造可以根据制造技术或原材料的状态进行分类。常见的金属增材制造技术包括粘结剂喷射、粉末珠融合、板材层压和直接能量沉积。原材料的状态可以是液体、粉末或线材。液体和基于线材的原材料在金属增材制造中的应用相对较新。而基于粉末的融合技术被认为是最受欢迎的金属增材制造技术，因为它能够生产高质量、高精度的金属部件，并且可以制造出坚固的金属结构以支持实际应用。基于粉末的工艺包括直接金属激光烧结（DMLS）、选择性激光烧结（SLS）、选择性激光熔化（SLM）和电子束熔化（EBM）。这些工艺使用激光或电子束作为热源，提供足够的能量来烧结或熔化金属粉末。尽管SLS和SLM已经成功生产了许多类型的金属零件，但基于粉末的融合技术仍然面临一些挑战，如大规模生产和沉积速率慢等问题。

2. 金