金属增材制造行业报告：SLM、WAAM 与冷喷涂技术产业化（93页）

行业报告下载 2023年03月02日 16:44 管理员

选择性激光熔融成形（Selective Laser Melting，SLM）：也属于粉末床熔融技术的一种，是在 SLS 基础上发展起来的金属增材制造技术。SLM 的基本原理是利用计算机三维建模软件（UG、Pro/E 等）设计出零件实体模型，然后用切片软件将三维模型切片分层，得到一系列截面的轮廓数据，输入合适的工艺参数，由轮廓数据设计出激光扫描路径，计算机控制系统将按照设计好的路径控制激光束逐层熔化金属粉末，层层堆积形成实体金属零件。 SLM 的成型原理与 SLS 极为相似，不同点在于 SLM 的激光温度较高，会在成型过程中完全熔化所有金属粉末。因此 SLM 整个打印过程需要在惰性气体保护的腔体中进行，以避免金属发生氧化。这给 SLM 带了更好的成型性能，相比 SLS 制造的金属零件的致密度更高，力学性能更好，尺寸精度更高、表面粗糙度也更高，这也是 SLM 应用相比 SLS 更为广泛的原因。但同时，正是由于热影响的作用，打印悬空结构时，最好设计有支撑结构。因此，导致 SLM 工艺参数复杂、制造速度偏低，尤其是面对需要大量支撑结构的复杂零件，SLM 的打印成本、时长会明显提高。

SLM 技术在航空航天领域主要用于中小型复杂结构件的制造，被视为重点发展技术和前沿方向。根据《激光选区熔化技术在航空航天领域的发展现状及典型应用》（杨胶溪等，【航空材料学报】，2021 年），SLM 的主要优势是：1）具有较高的设计自由度，理论上可以打印出任何复杂形状的零件，使零件的结构设计实现自由化；2）技术生产周期短，可实现对复杂零件的快速成形，能大大缩短新型航空航天装备的研发周期；3）材料利用率相对较高，通过拓扑优化等方法可实现轻量化设计，不仅降低制造成本，还促进航空航天装备飞行距离及载重量的显著提升；4）成形精度高、表面质量好、材料强度高，可实现航空航天复杂构件的高精制造。 SLM 制造的典型零件已经实现在航空制造领域的应用。根据《激光增材制造技术在航空制造领域的研究与应用进展》（孙小峰等，【金属加工】，2021 年 3 月），GE 公司利用 SLM 工艺完成的航空发动机燃油喷嘴的一体化成形，将 20 个零件集成 1 个部件进行打印，减重 25%，并实现数万个零件的批量制造，成为最成功的应用案例之一。该公司还完成发动机电动门支架的制造，减重 10%，原材料的浪费减少 90%。空客采用 SLM 技术制造的飞机 Ti-6Al-4V 支架，与传统加工方式相比轻约 30%。空客还实现了客机舱门锁闩轴的制造，将 10 个零件整合为 1 个零件，减重降本。空客还利用 SLM 技术完成了机舱仿生隔板零部件的制造。而在国内某型号民用飞机上，SLM 成形的钛合金舱门结构件也已经实现了装机飞行。