SLM与SLS主要区别在于SLS并未完全熔化金属粉末，而SLM将金属粉末完全熔化后成形。SLM优点是：金属零件的致密度超过99%，优良的机械性能与锻造相当[16-17]；粉末完全熔化，所以尺寸精度很高（可达±0.l mm），表面粗糙度较好（Ra为20～50 μm）[18]；选材广泛，利用率极高并且省去了后续处理工艺。然而SLM也存在一些缺陷，如SLM设备昂贵，制造速度偏低，工艺参数很复杂，需要加支撑结构。

图3　选择性激光熔化成形原理[19]

Fig.3 Schematic of SLM [19]

1.3　直接金属激光烧结（DMLS）

直接金属激光烧结（DMLS）是一种利用高能量的激光束（200 W），根据三维模型数据直接烧结金属粉末薄层（20～60 μm）形成致密的实体零件[20]。DMLS与SLS的原理基本相同，主要区别在于粉末的性质。图 4给出了 DMLS工艺中的重要部件有构建平台、分配器单元、重涂单元、激光系统、精密光学元件（如F-θ透镜或聚焦单元）、高速扫描仪和计算机工艺软件[21-22]。DMLS技术构建原型零件/模具的步骤如下：原型零件/模具三维 CAD模型的建立；将 CAD模型转换为 STL格式；定义支撑结构和需要平滑角/边；将STL模型切成薄层；将文件层STL发送到DMLS-AM/快速成形机器。

通过DMLS打印的零部件具有不同的材料结构/机械性能，然而常规技术要获得这样的结果取决于材料。DMLS工艺最大的优势在于不需要昂贵且费时的预处理和后续处理工艺[23]，且制作精度高（±0.05 mm），零件整体致密度达到理论密度的90%以上，可用于小批量生产。然而由于金属粉末在 DMLS中的“球化”效应和烧结变形，使形状复杂的金属零件很难精确成形[24]。成形过程中需要支撑结构，成形后需要用电火花线切割机从基板上切下金属零件。

图4　直接金属激光烧结原理[25]

Fig.4 Schematic of DMLS [25]

1.4　电子束熔化成形（EBM）

电子束熔化成形（EBM）是另一种以 PBF为基础的增材制造工艺，在真空环境中，采用高能高速的电子束选择性地熔化金属粉末层或金属丝，熔化成形，层层堆积直至形成整个实体金属零件[26]。基本原理如图5a所示，在EBM中加热的钨丝发射高速电子，然后由两个磁场控制，即聚焦线圈和偏转线圈。聚焦线圈作为磁性透镜，将光束聚焦到所需直径至 0.1 mm，而偏转线圈使聚焦光束在所需点偏转以扫描金属粉末[27]。当电子高速撞击金属粉末时，它的动能转化为热能，熔化金属粉末。EBM的工艺步骤如图5b所示，先将平台加热到一定温度后，按预设厚度均匀地将金属粉末铺在平台上，每个粉末层扫描分为预热和熔化两个阶段。在预热阶段，通过使用高扫描速度的高电子束多次预热粉末层（预热温度高达0.4～0.6Tm）；熔化阶段，使用低扫描速度的低电子束来熔化金属粉末。当一层扫描完成后，台面下降，重新铺放金属粉末层，重复该过程直到形成所需的金属部件。EBM整个工艺在10-2～10-3 Pa的高真空下进行。