铺粉式金属3D打印是金属增材制造技术中的一个重要分支。该技术以预置于粉末平台上的金属粉末为原料，以零件的三维数字模型为基础，利用激光或电子束等高能束，在三维模型离散出的一系列二维平面上，逐层熔融粉末，并最终制造出三维金属零件。目前应用最广泛的是利用激光作为能量源的铺粉式金属3D打印，又称为选择性激光熔融（Selected Laser Melting, SLM）。

SLM加工的基本流程主要包括：

1) 生成待制造金属零件的三维CAD模型，包括辅助支撑结构的模型；

2) 模型按某一取向进行离散化（切片），得到各截面的轮廓数据，并按一定规则生成轮廓内的填充扫描路径，保存成STL文件；

3) 计算机逐层读入扫描路径信息文件，控制激光束方向按照规划的路径进行扫描，熔融粉末床上相应位置的粉末，逐层生成零件，并通过控制激光功率、扫描速度等工艺参数来保证加工零件的成形质量和性能。

图一显示了一台典型的铺粉式金属3D打印机的构造，其各部分通过以下步骤协同工作：

图一 

1) 打印开始前，粉末被存储在粉末备料缸内，打印平台（基板）放入粉末成型缸；

作为金属增材制造技术领域的主力军，SLM技术具有一些明显的优势特征：

1) 采用高质量单模激光器，聚焦光斑尺寸范围为50-200um，能量高度集中，能够熔化大部分金属材料，成型件致密度高（99%以上）；

2) 激光扫描速度快，微小尺寸的熔池带来极快的冷却凝固速度，得到均匀细小的金相组织，相比于晶粒粗大的铸造组织，大大的提高了材料力学性能；

3) 采用53um以下粒径的粉末，单层粉末厚度控制在20-100µm，可实现精密成型，成型件表面质量好；

4) 整个工作腔被密闭于惰性气体环境中，以避免金属材料在高温下氧化，适用于钛合金等活跃金属

图二 SLM技术制成的各种复杂形状金属零件

但是，SLM技术也存在一定的局限性。首先，由于激光器功率和扫描振镜偏转角度的限制，SLM设备能够成形的零件尺寸范围有限，目前成熟的商业设备最大可做到800 x 400 x 500 mm³成型体积；其次，SLM工艺控制技术难度较高，需要具有冶金材料专业知识的技术人员，针对性的开发特定材料工艺包，其支撑结构的设计，也需要专业软件与有经验的技术员，以避免支撑结构不合理以及后期去除困难等问题；在实际工业应用中，SLM的设备昂贵，运行维护成本较高，成型效率又偏低，一般在100cm³/h以下，无法满足大部分产业的批量生产需求，因而更适合做个性化定制零件，以及小批量生产。

辉锐的SLM金属打印服务

辉锐公司自2016年开始为客户提供铺粉式金属3D打印服务，凭借公司在激光材料加工领域多年的生产研发经验，以及在冶金材料领域的知识人才储备，公司能够为客户提供包括前期建模，材料工艺包开发，打印成型及后续热处理加工在内的全套SLM打印服务。目前已开发了不锈钢，铝合金、钛合金、镍基高温合金、钨合金、硅化镁等10余种材料的SLM工艺，包括相应的后处理工艺。

表一列出了辉锐SLM工艺制成的几种常用材料样品的力学性能数据。

图三 In718 SLM成型件力学性能及不同后续热处理工艺的影响

图四显示了不同后续热处理对镍基高温合金In718的SLM成型件的力学性能影响。

图四 In626 SLM打印件截面金相组织，a），b）横截面，c），d）纵截面

支撑与打印姿态优化设计

专用材料工艺包打印成型

后处理及成型件检测

辉锐SLM打印一站式服务与产品展示 – 案例二

零件3D模型拆解

材料工艺包打印成型

后处理及装配