DMLS vs SLM 3D打印用于金属制造

3D打印正在给制造业带来一场革命，它使企业能够以相对较低的成本快速生产原型和专门组件。大多数3D打印应用使用熔融塑料来生产各种各样的设计;然而，金属3D打印也正在成为金属锻造和制造行业的流行技术。

用于执行金属添加剂制造的技术与用于打印塑料的技术略有不同。两种主要技术是直接金属激光烧结和选择性激光熔化。

直接金属激光烧结

最有效的金属增材制造技术之一是直接金属激光烧结，也称为DMLS。这一过程可以用来制造几乎任何金属合金的物体，不像其他3D打印技术，只适用于聚合物基材料或特定的金属合金。

直接金属激光烧结涉及在待印刷的表面上展开非常薄的金属粉末层。激光在表面上缓慢且稳定地移动以烧结该粉末，这意味着金属内的颗粒融合在一起，即使金属不足够加热以使其完全熔化。然后施加另外的粉末层并烧结，从而一次“打印”物体一个横截面。通过这种方式，DMLS逐渐通过一系列非常薄的层构建3D对象。

一旦DMLS进程完成，打印对象会留下冷却。可以从构建室中回收过量的粉末并再循环。

DMLS的主要优点是它产生了可以困扰传统制造的金属部件的残余应力和内部缺陷的物体。这对于在高应力下运行的金属部件非常重要，例如航空航天或汽车部件。传统上制造的金属部件需要在制造以除去可能导致部件失效的内部应力后进行热处理。

DMLS的主要缺点是，到目前为止已经非常昂贵，这限制了对非常高端应用的用途，例如航空航天工业中的制造金属原型零件。然而，在密歇根州技术大学工作的科学家开发了一个3D金属打印机，只需1,500美元即可建造。相比之下，大多数商业金属3D打印机每个都花费超过半百万美元。打印机仍在开发时仍然很早;然而，这种突破可以使DMLS技术在未来更实惠。

选择性激光熔化

3D金属打印的另一种方法是选择性激光熔化(SLM)，在这种方法中，高能激光完全熔化每一层金属粉末，而不仅仅是烧结它。选择性激光熔化可以产生密度极高、强度极高的印刷品。

目前，选择性激光熔化只能与某些金属一起使用。该技术可用于不锈钢，工具钢，钛，钴铬和铝部件的添加剂制造。研究人员希望SLM将有一天用于制造由其他金属制成的零件，但仍有困难仍然需要解决。许多其他金属没有使它们适合于SLM所需的正确流动特性。

选择性激光熔化是一个非常高能的过程，因为每一层金属粉末都必须加热到金属熔点以上。SLM制造过程中出现的高温梯度也会导致最终产品内部的应力和位错，从而影响其物理性能。

美国国家航空航天局正在研究使用选择性激光熔化，以便为其航天器生产高度专业的零件。2013年8月，美国宇航局发布了一份新闻稿，描述了它如何使用SLM来生产3D印刷火箭发动机注射器。3D印刷部分在2013年8月22日执行的测试发动机射击期间成功执行。

NASA表示，SLM提供的大型优势是它允许工人整体制造金属设备，而不是必须生产各个组件并组装它们以创建最终产品。例如，2013年8月测试的发动机注射器仅由两部分组成，而先前测试的类似注射器中的115份。具有更少的部件意味着复杂的设备更容易组装。

德国公司SLM Solutions也率先在金属制造中使用SLM。这家公司生产用于工厂的SLM机器。该公司的3D金属打印机被工业集团西门子(Siemens)用于生产燃气涡轮机的替换叶片。使用SLM公司的3D金属打印设备生产涡轮机叶片的时间可以缩短至4周，而使用现有技术生产涡轮机叶片的时间为44周。

3D打印可以显着加速金属制造，减少企业的停机量，同时在等待替​​换金属部件时，当必要的设备崩溃时要创造。这可能具有减少许多不同行业的延误的多米诺效应，这些行业使用金属工具和机器来制造其产品。

电子束熔化

电子束熔化(EBM)是一种与选择性激光熔化非常相似的增材制造工艺。像SLM一样，它生成的模型非常密集。这两种技术的区别在于，EBM使用电子束而不是激光熔化金属粉末。

目前，电子束熔化只能用于有限数量的金属。钛合金是这一过程的主要起始材料，尽管钴铬也可以使用。这项技术主要用于制造航空航天工业的零部件。

3D金属印刷的未来

激光技术的开发，例如引入飞秒激光，可以扩大使用添加剂制造技术，使得它们可以与更大范围的金属和金属合金一起使用。飞秒激光器对于3D金属印刷是有用的，因为它们可以提供非常短的高能激光脉冲，使它们能够熔断金属粉末，具有更高的精度水平。

随着3D金属打印技术的不断发展和技术成本的进一步下降，3D打印将在金属制造中发挥越来越大的作用。3D打印技术避免了金属制造的许多典型缺陷，如需要后期热处理和专门的机器来铣削和精加工金属物体。3D金属打印还可以显著加快许多金属领域的生产制造业。