基于3D 打印SLM 技术的机械自动化加工及应用研究

冯晓晖

（景德镇学院，景德镇 333400）

目前，我国的生产制造技术水平进一步提升，3D 打印技术作为机械自动化加工中的重要技术，在机械自动化加工中应用越来越普遍，而随着机械加工市场对于零部件加工的精度和要求不断提升，需要更精良的技术来支持生产制造，SLM 技术应运而生，这一技术在机械自动化加工中的应用具有较大的前景。

1 SLM 技术概述

1.1 基本结构

在SLM 技术应用中，包含了机械模块、控制模块、光路模块、工艺软件以及保护气密封模块。其中的光路模块中主要的组成零部件包含光纤激光器、反射镜、聚焦透镜、扩束镜等，这里的激光器则是这个系统设备中的核心成分，在目前的SLM 设备中，几乎都使用这种光纤激光器，这是因为这一激光器的使用性能好，寿命长，转换效率高。而其中的扫描振镜则是在电机驱动下实现运转的，能够促使相应的激光光斑精确的定位在相应的加工面位置。

系统的机械模块中包含成型缸、粉料缸、铺粉装置、成型室密封设备等。

相应控制模块则是通过计算机和多块控制卡构成，相应的激光束扫描控制是借助计算机控制卡来实施对于扫描振镜的信号传输，实现对于扫描振镜的运动控制，完成机关扫描功能。

1.2 SLM 技术应用原理

3D 打印技术快速发展，高性能、高可靠性、低成本的SLS主机及其软件逐渐应运而生，适合不同用途的低成本SLS 材料及其制备方法、塑料零件、金属零件、成型冷却通道模具的快速制造技术进行了系统的研究，并取得了技术创新和突破。因此，近年来，在SLS 快速成型技术的基础上，形成了一种新的SLM快速成型技术。利用低功率激光，可直接快速制造各种密度达100%，精度小于0.1mm 的复杂金属零件/模具。SLM 零件只需少量通过即可。加工（如抛光等）无需其它后处理技术即可达到高精度，具有广阔的应用前景。

SLM 技术的工作原理与SLS 技术的工作原理相同。用激光束扫描金属粉末分层法制备了所需金属零件/模具。不同的是，SLM 技术可以将一定厚度的金属粉末全部熔化在金属零件/模具CAD 模型的实体切片中，直接生产高密度的金属零件/模具。

1.3 SLM 技术的优势及应用范围

借助SLM 技术应用，能够保证金属的加工致密度达到99%以上，接近理想加工目标，这一加工技术的力学性能和传统工艺有一定的相似之处。但是相比之下，SLM 技术加工的零件产品种类比较多，相应加工零件在后期还可以实现有效的焊接。不过这一技术应用也有其缺陷，那就是加工技术的应用成本比较高，加工的速度往往也不能达到要求。此外，相应的加工精度以及表面质量也比较有限，但是可以通过后期的加工来提升。

SLM 技术目前主要是用来对于标准金属外观、装配件、功能原型进行加工，也能够满足相应的零件，例如夹具、装置固定等，都可以使用这一技术，这一技术能够应用到小批量的零件生产中，也可以在相应的模具注射中实现应用。

2 SLM 技术在机械自动化加工中的应用和前景

就目前的国内外针对SLM 技术的应用情况，以及目前机械自动化加工市场中应用到主要SLM 设备来看，目前相关技术和设备已经获得了有效应用，根据目前的发展以及其趋势分析，能够看出SLM 技术在机械自动化加工中的应用和发展趋势上，将获得更大的改进。

2.1 性价比将不断提升

目前，在机械自动化加工中，使用SLM 技术对于促进机械自动化加工水平和效率提升具有一定的积极作用，但是总体来看，相关技术应用的成本还是比较高的，这也是阻碍这一技术在机械自动化加工中有效应用的重要因素。目前的SLM 技术设备产品的价格比较昂贵，一般一套设备起码需要几百万，且设备后期的维护成本也比较高，对此，目前针对SLM 技术的相关研究和发展中，将主打降低产品和技术的应用成本，尽可能打造一种性价比比较高的SLM 设备，方便其在机械自动化加工市场中的有效推广和应用。

2.2 越来越趋向于满足大型零件加工的需要

目前的SLM 技术设备更多的是针对小批量的小型零件进行加工，针对大型零件的加工要求还不能有效满足，对此，随着相关技术的进一步发展，未来在机械自动化加工中，基于3D 打印技术的SLM 技术将挑战大型金属零件的加工，目前国内外在SLM 技术设备的研发中，也将大型金属零件加工作为SLM 设备功能设计的重点研究方向，相信在不久的将来这一技术目标将迅速实现，为解决目前机械自动化加工中存在的问题做好准备。

2.3 越来越趋向于和传统加工方法的结合应用

现阶段，SLM 技术应用中，成本高，成型件的表面质量差，这些都是技术应用的缺陷和不足，对此，尝试将SLM 技术的加工技术和方法和传统加工方法结合起来，就能够有效改变这种加工现状，对于促进机械自动化技工技术的水平上升具有重要作用。日前，日本研发得出金属光造型复合加工设备，就是将金属激光成形技术和高精度、高速切削加工技术结合起来的创新发展，这种复合加工技术兼备传统加工技术以及SLM 新型加工技术的优点。可见，将传统加工技术和方法融入到SLM 技术中，具有很好的复合应用效果。

2.4 设备设计将趋于便携化、智能化

随着市场对于机械自动化加工的自动化水平要求不断提升，需要针对SLM 技术设备进行进一步的创新设计，确保相关的设备能够满足更多的现代化的加工需要。目前机械零件的轻量化和集成化开发，探索便携式的SLM 设备设计更有必要。这也是目前SLM 技术的主要研究发展方向。未来的SLM 技术设备优化设计中，将更多的应用智能技术设计，提升设备的操作和管理的智能化水平，同时，设备体积也将不断缩小，能够更好的进行移动好携带。

3 结束语

当前机械自动化加工技术正在不断发展，市场对于机械自动化加工技术的要求也在不断提升，基于3D 打印技术的SLM 技术应用具有一定的优势，不过，目前的SLM 技术在机械自动化加工中的应用也存在一些不足，对此，需要进一步强化技术研究，做好技术的优化发展，这对于促进SLM 技术应用推广具有重要作用。