基于3D打印设备的机械与控制系统设计研究*

刘长华，张卫华，甄潇杨，张红昌，徐 宏

(1.北京北方车辆集团有限公司工艺研究院，北京 100072； 2.北京北方恒利科技发展有限公司，北京 100089)

0 引 言

选择性激光熔化技术是以选择性激光烧结技术为基础发展起来的利用叠加原理即逐层熔覆的“增量”制造方式直接制作金属产品的先进制造技术[1-3]，其工艺过程为：在计算机中，利用CAD三维造型软件，建立所要加工实体的三维数字化模型，利用预处理软件对三维数字化模型在一个特定的方向上进行分层处理，从而得到模型在特定方向不同截面上的层面轮廓图形，在SLM成型机工作平台上，根据各层面轮廓图形控制激光束对工作平台面上的金属粉末材料进行熔化烧结，层层叠加，最终获得与所设计模型一致的金属三维实体原形[4,5]。

SLM 装备影响成形工艺及成形件精度、机械性能的因素有许多种[6]，在开发SLM 装备方面，德国、日本和美国走在了商用装备的前列，如德国的MCP、TRUMPF、日本的MATSUUR、美国的PHENIX，这些装备的主要差异在于激光器、聚焦面光斑尺寸、铺粉方式、活塞缸铺粉层厚等方面，其中MCP公司的SLM 装备[7-8]和PHENIX 的SLM 装备[9-10]应用的激光器为激光波长为1 090 nm的100 W光纤激光器，TRUMPF 公司的SLM 装备配备激光波长为1 030 nm的250 W盘形激光器[11]。同时，比利时鲁汶大学、日本大阪大学等高校也从事SLM 装备的研制[12]。国内的武汉光电国家实验室、新松机器人、北京北方恒利科技发展公司开发了系列的SLM 装备，实现了工程化应用。

使用SLM 3D打印成形的金属部件，固溶体可以获得非平……