基于3D 打印SLM 技術的機械自動化加工及應用研究

馮曉暉

（景德鎮學院，景德鎮 333400）

目前，我國的生產制造技術水平進一步提升，3D 打印技術作為機械自動化加工中的重要技術，在機械自動化加工中應用越來越普遍，而隨著機械加工市場對于零部件加工的精度和要求不斷提升，需要更精良的技術來支持生產制造，SLM 技術應運而生，這一技術在機械自動化加工中的應用具有較大的前景。

1 SLM 技術概述

1.1 基本結構

在SLM 技術應用中，包含了機械模塊、控制模塊、光路模塊、工藝軟件以及保護氣密封模塊。其中的光路模塊中主要的組成零部件包含光纖激光器、反射鏡、聚焦透鏡、擴束鏡等，這里的激光器則是這個系統設備中的核心成分，在目前的SLM 設備中，幾乎都使用這種光纖激光器，這是因為這一激光器的使用性能好，壽命長，轉換效率高。而其中的掃描振鏡則是在電機驅動下實現運轉的，能夠促使相應的激光光斑精確的定位在相應的加工面位置。

系統的機械模塊中包含成型缸、粉料缸、鋪粉裝置、成型室密封設備等。

相應控制模塊則是通過計算機和多塊控制卡構成，相應的激光束掃描控制是借助計算機控制卡來實施對于掃描振鏡的信號傳輸，實現對于掃描振鏡的運動控制，完成機關掃描功能。

1.2 SLM 技術應用原理

3D 打印技術快速發展，高性能、高可靠性、低成本的SLS主機及其軟件逐漸應運而生，適合不同用途的低成本SLS 材料及其制備方法、塑料零件、金屬零件、成型冷卻通道模具的快速制造技術進行了系統的研究，并取得了技術創新和突破。因此，近年來，在SLS 快速成型技術的基礎上，形成了一種新的SLM快速成型技術。利用低功率激光，可直接快速制造各種密度達100%，精度小于0.1mm 的復雜金屬零件/模具。SLM 零件只需少量通過即可。加工（如拋光等）無需其它后處理技術即可達到高精度，具有廣闊的應用前景。

SLM 技術的工作原理與SLS 技術的工作原理相同。用激光束掃描金屬粉末分層法制備了所需金屬零件/模具。不同的是，SLM 技術可以將一定厚度的金屬粉末全部熔化在金屬零件/模具CAD 模型的實體切片中，直接生產高密度的金屬零件/模具。

1.3 SLM 技術的優勢及應用范圍

借助SLM 技術應用，能夠保證金屬的加工致密度達到99%以上，接近理想加工目標，這一加工技術的力學性能和傳統工藝有一定的相似之處。但是相比之下，SLM 技術加工的零件產品種類比較多，相應加工零件在后期還可以實現有效的焊接。不過這一技術應用也有其缺陷，那就是加工技術的應用成本比較高，加工的速度往往也不能達到要求。此外，相應的加工精度以及表面質量也比較有限，但是可以通過后期的加工來提升。

SLM 技術目前主要是用來對于標準金屬外觀、裝配件、功能原型進行加工，也能夠滿足相應的零件，例如夾具、裝置固定等，都可以使用這一技術，這一技術能夠應用到小批量的零件生產中，也可以在相應的模具注射中實現應用。

2 SLM 技術在機械自動化加工中的應用和前景

就目前的國內外針對SLM 技術的應用情況，以及目前機械自動化加工市場中應用到主要SLM 設備來看，目前相關技術和設備已經獲得了有效應用，根據目前的發展以及其趨勢分析，能夠看出SLM 技術在機械自動化加工中的應用和發展趨勢上，將獲得更大的改進。

2.1 性價比將不斷提升

目前，在機械自動化加工中，使用SLM 技術對于促進機械自動化加工水平和效率提升具有一定的積極作用，但是總體來看，相關技術應用的成本還是比較高的，這也是阻礙這一技術在機械自動化加工中有效應用的重要因素。目前的SLM 技術設備產品的價格比較昂貴，一般一套設備起碼需要幾百萬，且設備后期的維護成本也比較高，對此，目前針對SLM 技術的相關研究和發展中，將主打降低產品和技術的應用成本，盡可能打造一種性價比比較高的SLM 設備，方便其在機械自動化加工市場中的有效推廣和應用。

2.2 越來越趨向于滿足大型零件加工的需要

目前的SLM 技術設備更多的是針對小批量的小型零件進行加工，針對大型零件的加工要求還不能有效滿足，對此，隨著相關技術的進一步發展，未來在機械自動化加工中，基于3D 打印技術的SLM 技術將挑戰大型金屬零件的加工，目前國內外在SLM 技術設備的研發中，也將大型金屬零件加工作為SLM 設備功能設計的重點研究方向，相信在不久的將來這一技術目標將迅速實現，為解決目前機械自動化加工中存在的問題做好準備。

2.3 越來越趨向于和傳統加工方法的結合應用

現階段，SLM 技術應用中，成本高，成型件的表面質量差，這些都是技術應用的缺陷和不足，對此，嘗試將SLM 技術的加工技術和方法和傳統加工方法結合起來，就能夠有效改變這種加工現狀，對于促進機械自動化技工技術的水平上升具有重要作用。日前，日本研發得出金屬光造型復合加工設備，就是將金屬激光成形技術和高精度、高速切削加工技術結合起來的創新發展，這種復合加工技術兼備傳統加工技術以及SLM 新型加工技術的優點。可見，將傳統加工技術和方法融入到SLM 技術中，具有很好的復合應用效果。

2.4 設備設計將趨于便攜化、智能化

隨著市場對于機械自動化加工的自動化水平要求不斷提升，需要針對SLM 技術設備進行進一步的創新設計，確保相關的設備能夠滿足更多的現代化的加工需要。目前機械零件的輕量化和集成化開發，探索便攜式的SLM 設備設計更有必要。這也是目前SLM 技術的主要研究發展方向。未來的SLM 技術設備優化設計中，將更多的應用智能技術設計，提升設備的操作和管理的智能化水平，同時，設備體積也將不斷縮小，能夠更好的進行移動好攜帶。

3 結束語

當前機械自動化加工技術正在不斷發展，市場對于機械自動化加工技術的要求也在不斷提升，基于3D 打印技術的SLM 技術應用具有一定的優勢，不過，目前的SLM 技術在機械自動化加工中的應用也存在一些不足，對此，需要進一步強化技術研究，做好技術的優化發展，這對于促進SLM 技術應用推廣具有重要作用。