(DMLS)工艺。

       工艺

       DMLS是增材制造工艺中的一种(图2)，它利用以一定的扫描速率和扫描间距移动的特定功率的激光照射粉末薄层，使其部分熔化，产生光栅形式的类似于焊缝的熔化轨迹。这种光栅形式能够有效地防止因为热量集中和温度梯度而产生热应力。

图2. DMLS单行扫描轨迹(称为熔珠试验)的扫描电镜照片。随着激光扫描速度加快，激光总能量产生的熔体数量减少，使金属形成珠状或球状。

       增材制造中采用的能量密度不足以将粉末完全熔化，而是使粉末在表层部分熔化，但颗粒内部则不熔化。这样，材料能够沿扫描方向铺开并重叠，从而在凝固后形成一层。然后，又一层粉末铺开并重复这一过程，直到组成一个完整的部件(图3)。

图3. 一个DMLS打印部件的表面粗糙度彩色图像

       研究目的

       这项课题正在由伍斯特理工学院博士研究生Andelle Kudzal(图4)在Jianyu Liang和Sisson的指导下进行研究，目的是通过实验帮助针对以前未曾使用过的增材制造材料的表面粗糙度而优化3D打印的工艺参数。另外，她还要改进DMLS工艺，以提高最终产品的质量稳定性。这样，整个工艺而不只是各个部件都将提高可靠性。

图4. 伍斯特理工学院研究小组的部分成员。该小组正在从材料科学角度揭示增材制造条件对材料性能的影响。自左至右：伍斯特理工学院机械工程副教授Jianyu Liang，博士研究生Andelle Kudzal和Ryan Mocadlo。

       研究面临的难题

       截至目前，已经在一台ProX100 DMLS打印机上进行了304L不锈钢的研究性实验。由于它是一种开源机，同商用机相比有更多的变量需要控制。这也意味着对于能够使用的材料没有限制(不必依赖于市场上现有的粉末产品)，因为工艺参数不是针对每种材料预设的。

       以后的课题将研究如何通过改变最终部件的微观结构而控制打印产品的机械性能，这将能够帮助确认整个工艺而不只是各个部件的可靠性。