1.1　选择性激光烧结（SLS）

选择性激光烧结作为一种增材制造技术，采用的冶金机制为液相烧结机制，成形过程中激光将粉末材料部分熔化，粉末颗粒保留其固相形态，并通过后续的液相凝固、固相颗粒重排粘接实现粉末致密化。SLS系统由激光器、扫描系统、铺粉滚筒、粉末床和粉末输送系统等组成，原理如图2所示[10]。在计算机上绘制好CAD三维实体零件模型，将其转换成STL文件格式，再利用切片软件将文件切分成一定厚度的一系列有序片层，将切片数据传送到 SLS系统中。烧结开始前，将金属粉末预热到低于烧结点某一温度后，一侧的供粉缸上升至给定量，铺粉滚筒将粉末均匀地铺在粉末床上表面，激光束在计算机系统的控制下，按照设定的功率及速度对第一层截面轮廓进行扫描。激光束扫过之后，粉末烧结成给定厚度的实体轮廓片层，未被烧结的粉末作为支撑，这样零件的第一层烧结完成。这时，粉末床下移一个分层厚度，供粉缸上移，铺粉滚筒重新铺粉，激光束进行下一个分层的烧结，前后烧结的实体片层自然粘接为一体，如此循环往复，逐层堆叠，直至三维实体零件烧结完成。

SLS技术具有可直接制造复杂结构金属制品并且制作时间短，使用材料广泛，价格低廉，材料利用率极高，制造工艺比较简单，可以实现设计制造一体化，应用面广等优点。此外，该工艺无需设计支撑结构，未烧结的粉末直接支撑成形过程中的悬空部分，成形精度平均可达0.05～2.5 mm[11]，可以实现一定批量的个性化定制[12]。但 SLS工艺也存在很多不足：原材料和设备成本都很高；零件内部疏松多孔，表面粗糙度较大，机械性能不足；零件质量容易受到粉末的影响；成形时消耗大量的能量，需要比较复杂的辅助工艺；零件的最大尺寸受到限制。

图2　选择性激光烧结原理

Fig.2 Schematic of SLS

1.2　选择性激光熔化成形（SLM）

选择性激光熔化成形（SLM）是在SLS基础之上发展起来的一种快速成形技术。SLM 的基本原理[13-14]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。成形原理如图3所示，激光束扫描开始前，利用铺粉辊均匀地在成形缸的基板上铺上一层很薄的金属粉末，计算机控制激光束对当前层进行选择性激光熔化，熔化的金属粉末冷却固化后，成形缸降低一个单位高度，粉料缸上升一个单位高度，铺粉辊在加工好的片层之上重新铺好金属粉末，激光束开始扫描新一层，如此层层叠加，直至整个零件成形。SLM 的整个加工过程在惰性气体保护的加工室中进行，以避免在高温下金属发生氧化[15]。