激光選區(qū)熔化技術(shù)(SLM)的應(yīng)用國際上已經(jīng)有多家成熟的SLM設(shè)備制造商，包括德國EOS公司(EOSINGM270及其M280)，SLMSolutions公司，ConceptLaser公司(MCusing系列)，上述廠家都開發(fā)出了不同型號(hào)的機(jī)型，包括不同的零件成形范圍和針對(duì)不同領(lǐng)域的定制機(jī)型等，占據(jù)了全球90% 以上的市場(chǎng)份額。

我國最早從1998年開始SLM相關(guān)技術(shù)的研究工作。先后安排了973計(jì)劃、863計(jì)劃和總裝“十五”、“十一五”預(yù)研等項(xiàng)目。北京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、等國內(nèi)研究機(jī)構(gòu)也開展了激光快速成形與修復(fù)技術(shù)及其設(shè)備的開發(fā)研制，并取得了一批成果。但主要其采用學(xué)習(xí)國外技術(shù)路徑，商業(yè)化程度進(jìn)展緩慢。

近來，西通于9月17日在東莞即將發(fā)布高性能SLM金屬3D打印機(jī)成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)，據(jù)了解，這是我國第一款自主SLM金屬3D打印設(shè)備, 除采用國內(nèi)首款自主操作系統(tǒng)外，其眾多的創(chuàng)新代表中國在SLM技術(shù)上的新高度。以下是核心創(chuàng)新點(diǎn)：

技術(shù)創(chuàng)新一: 雙層微錯(cuò)平行掃描

SLM成型過程中，高能量密度的激光束將金屬粉末瞬間熔化，然后又快速冷卻，此過程非常不穩(wěn)定，造成成型件表面和內(nèi)部產(chǎn)生大量氣孔，導(dǎo)致成型件致密度不高。一般廠商為此使用單層間錯(cuò)開掃描策略，即3點(diǎn)鐘方向加6點(diǎn)鐘或5點(diǎn)鐘方向掃描。

但第N+1層掃描線在N層掃描線的頂部熔合，熔化金屬液主要潤濕在N層的頂部，造成兩側(cè)鋪粉厚度增加，熔化金屬不能充分潤濕兩側(cè)，容易產(chǎn)生孔隙與結(jié)合不牢等缺陷。

西通提出的創(chuàng)新之處在于當(dāng)?shù)贜層掃描完后，鋪下一層粉，第N+1層掃描線偏移0.5個(gè)光斑的距離，使得激光在第N層的搭接凹谷處進(jìn)行同向掃描。之后再進(jìn)行X型錯(cuò)層掃描，熔化后的金屬液與第N層掃描線的側(cè)面潤濕，金屬液在重力作用下潤濕填充凹谷處，兩層之間的熔合線結(jié)合緊密，鮮有孔洞，潤濕效果良好，致密度近乎100%。研究發(fā)現(xiàn)，在層間錯(cuò)開掃描策略下，通過優(yōu)化工藝參數(shù)(激光功率、掃描速度、掃描間距和鋪粉厚度)可以極大地提高零件的致密度，經(jīng)過優(yōu)化的零件致密度能夠達(dá)到98%以上，與熔模鑄造金屬零件的致密度相差無幾。

技術(shù)創(chuàng)新二: 雙層間X漸變錯(cuò)層掃描

在N+2 N+4,N+6… 掃描中，傳統(tǒng)技術(shù)采用固定夾角即同角度交叉掃描,層表面質(zhì)量?jī)?yōu)化SLM成型零件的表面粗糙度一般為15~50μm，相比于傳統(tǒng)方式加工的零件有不小的差距。但西通采用雙層間X漸變錯(cuò)層掃描,即在+2 +4 +6 層采用0.5度夾角逐步變化方式,。能夠直接優(yōu)化改善SLM成型件表面質(zhì)量，研究發(fā)現(xiàn)，雙層間X漸變錯(cuò)層掃描掃描方式，能夠?qū)⒋植诙萊a控制在8μm以下。

技術(shù)創(chuàng)新三: 樹型支撐系統(tǒng)

懸垂結(jié)構(gòu)的成型主要是預(yù)先添加支撐以保證成型過程的穩(wěn)定性，成型結(jié)束后再去除支撐，獲得完整的零件。傳統(tǒng)垂直懸垂結(jié)構(gòu)優(yōu)化懸垂結(jié)構(gòu)使SLM成型零件的局部形狀精度、尺寸精度不能達(dá)到要求，或者成型過程失敗。在懸垂結(jié)構(gòu)不可避免的情況下，西通大膽采用樹形支撐系統(tǒng)能夠在減少支撐情況下將實(shí)現(xiàn)懸垂結(jié)構(gòu)順利成型,這一創(chuàng)新對(duì)SLM工藝的提升和應(yīng)用范圍拓展具有很大的意義。