2.2 选择性激光熔化成形(SLM)的应用
近年来,各国加大了对SLM工艺的研究及设备投入,使得SLM技术制造金属部件快速商业化,开始应用于航空、汽车、医疗器械和武器装备等领域。2012年美国通用电气公司(GE)收购了Morris Technologies公司,利用该公司 SLM 设备与工艺技术成功制造出LEAP喷气式发动机燃油喷嘴[36]。欧洲空中客车集团创新中心(Airbus Group Innovations)用Ti-6Al-4V合金,采用SLM技术制备空客320和380飞机的舱门托架和发动机舱门铰链[37]。在医疗领域,SLM 技术也有广泛的应用,西班牙萨拉曼卡大学利用澳大利亚科学协会研制的Arcam型SLM仪器制造出了钛合金胸骨与肋骨,并成功植入罹患胸廓癌的患者体内[38]。
2.3 直接金属激光烧结(DMLS)的应用
目前,DMLS技术在航空、船舶、机械和模具制造及修复行业应用广泛。美国奥斯汀大学用INCONEL625超级合金和 Ti-6Al-4合金,成功制造出 F1战斗机和AIM-9导弹的金属零部件[39]。DMLS技术可对大型转动设备重要零部件,如齿轮、轴、叶片、阀门及模具等,进行磨损、腐蚀和冲蚀后的修复。德国EOS公司研发出DMLS的高阶模具技术,可直接烧结各种金属粉末,如铜基合金、铝硅镁、钴基超级合金、镍基超级合金、模具钢、不锈钢及钛合金(TiCP/Ti64)等,来发展高阶模具技术。EOS研发DMLS技术用于设计异型冷却水路,达到了最佳的冷却效果,提升了射出效率。此外,在高度复杂的模具工业中,DMLS非常适用于对局部的模具制造,尤其在大型模具制造中,异型冷却水路与DMLS结合可以将模具制作的效益发挥到最大[40]。
2.4 电子束熔化成形(EBM)的应用
目前,从事EBM技术研究的企业和科研机构有橡树岭国家实验室、瑞典Arcam公司、意大利AVIO公司、清华大学、北京航空制造工程研究所和中航工业制造所等。EBM 技术在航天航空、生物医疗及汽车领域得到了广泛应用。意大利 AVIO公司利用EBM技术成功地制备出了TiAl基合金的航空发动机低压涡轮叶片,比传统方法制造的叶片质量减轻了20%以上,并且制造时间也大大缩短[41]。中航工业制造所利用BEM技术对钛合金、钛铝金属间化合物在航空上的应用进行了大量研究,将Ti-6Al-4V合金的性能达到国际领进水平,并成功研制出多个飞机和发动机结构工艺试验件[42]。生物医学植入方面,用EBM技术打印的颅骨、脊椎骨、髋臼杯和钛合金关节头等骨科植入物已经成功得到临床应用[37]。