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自上世紀80年代3D打印技術，又稱增材制造，如圖1所示。開創(chuàng)以來，各界普遍預期該技術將革新復雜零件的制造，從醫(yī)療植入物到噴氣發(fā)動機部件。

選區(qū)激光燒結SLS技術催生了許多新興的三維打印技術，如近年來發(fā)展迅速的電子束熔化技術，在真空環(huán)境下，用30至60kV的電壓產(chǎn)生的電子束熔化金屬粉末。

圖1 金屬增材制造

此外，還有目前主流的金屬三維打印技術，激光選區(qū)熔融技術（Selective Laser Melting，SLM）是比SLS技術工藝流程更為簡單的金屬粉末急速成型技術（如圖2所示），是將低熔點廢金屬粉末在燒結后成為高熔點粉末，并最終融化成型的過程。

其加工的金屬材料選用一般為鎳基合金、貴金屬和不銹鋼等單一組分金屬粉末，通過利用110W/cm2以上能量密度的激光束快速完全融化金屬粉末，經(jīng)預設可凝固出任意形狀零件，采用該項技術形成的零件幾乎完全致密能夠適用于航空航天、珠寶加工和微電子等各高精行業(yè)，因此被工業(yè)界認為具有長遠的發(fā)展前景。

圖2 選區(qū)激光熔融（SLM）示意圖

與此同時，金屬行業(yè)發(fā)展同時促進著三維打印產(chǎn)業(yè)技術的不斷深入拓展，激光選區(qū)熔化技術是增材制造體系中最前沿和最具發(fā)展應用潛力的技術之一。

目前，SLM技術行業(yè)在全球有六大巨頭，包括三維打印行業(yè)的創(chuàng)始者3D Systems，Stratasys，領先的工業(yè)級三維打印機生產(chǎn)商EOS，桌面級三維打印界的首家企業(yè)Makerbot，來自德國的另一家巨頭、金屬三維打印機廠商SLM Solutions，紐約三維打印耗材廠商Graphene 3D Lab。

該行業(yè)的主要研究的國家主要集中在德國、英國、日本和美國等，國外產(chǎn)品價格昂貴，且絕大部分技術壟斷，工藝參數(shù)固化。

近年來，美國通用電氣（GE）公司也成立了金屬材料激光熔融三維打印研發(fā)團隊，并且在2012年收購了Morris和RQM兩家專業(yè)從事SLM制造技術的公司。

圖3 GE公司3D打印發(fā)動機器件

GE公司更是希望將采用SLM技未生產(chǎn)制造的燃油噴嘴應用在LEAP噴氣發(fā)動機中，毎臺發(fā)動機預計使用19個該燃油噴嘴。

圖4 GE公司3D打印機

2012年NASA馬歇爾航天中成功采用SLM技術制造了復雜結構的金屬零部件樣件，希望應用于"太空發(fā)射系統(tǒng)"重型運載火箭。

2013年8月NASA對采用SLM技術制造的J-2X發(fā)動機噴注器樣件進行了熱試，證明了SLM技術制造的金屬零部件可以滿足發(fā)動機的使用要求。

還有歐洲AirBus公司已經(jīng)在A300和A350XWB機型上使用了金屬三維打印技術制造的支架類零件。

縱觀工業(yè)下游的需求場景，醫(yī)療、航空航天、汽車將有望成為三維打印技術的主力爆發(fā)點，尤其是航空航天設備制造是SLM三維打印技術最具前景的應用領域之一。

這主要源于，第一，適應航空航天設備“多品種、小批量”的多種合金特點，第二，出于減重與強度要求，SLM成形零件精度高和良好力學性能，契合于航空航天設備中復雜結構件或大型異構件，第三，SLM三維打印的增量制造方式可將原材料利用率提高至90%以上。

正如最近，金屬粉末材料SLM技術制造商Arconic已與空客達成協(xié)定，為A320提供SLM 三維打印的高溫鎳超級合金的管道組件和鈦制管道機身組件。

這些SLM三維打印零部件的工業(yè)應用，無疑為金屬三維打印注入了信任力量，盡管在材料和工藝方面還存在一些工藝共性問題有待解決。

國內(nèi)外已有很多學者對激光選區(qū)熔化技術的設備研發(fā)、軟件開發(fā)、材料工藝、成型工藝、應用探索等方面進行深入研究。

在成型工藝，缺陷控制、應力控制、成形微觀組織演變和提高成形件力學性能等方面開展了大量研究工作。