图2 粉末床熔合增材制造示意

PBF技术的主要变化来自不同的能源，例如激光或电子束，以及过程中使用的粉末，例如塑料或金属。基于聚合物的PBF技术允许创新，因为不需要支撑结构，这使得创建具有复杂几何形状的对象变得更加容易。PBF打印的金属和塑料物体通常都坚固且坚硬，其力学性能可与基体材料相媲美，有时甚至更好。有一系列可用的后处理方法可以使对象具有非常光滑的表面质量。出于这个原因，PBF通常用于制造航空航天、汽车、医疗和牙科行业的功能性金属部件。PBF的局限性往往是加工过程中的表面粗糙度和收缩或变形，以及粉末处理和处置带来的挑战。

几种主要的粉末床熔合方法如下。

（1）选择性激光烧结（Selective Laser Sintering，SLS）  选择性激光烧结3D打印技术是工业应用中最常见的增材制造技术，它起源于1980年代后期的美国德克萨斯大学奥斯汀分校。多年来，这项技术取得了显着的进步。基本上，该过程使用激光逐层烧结或聚结粉末材料以形成固体结构。最终产品被包裹在松散的粉末中，然后用刷子和加压空气清洁。SLS3D打印过程中使用的主要材料包括聚酰胺（尼龙）、铝化物、灰色铝粉和聚酰胺的混合物，以及类橡胶材料。尼龙坚固耐用，但具有一定的柔韧性，使其非常适合打印按扣、支架、夹子和弹簧等，设计人员应在起初阶段就考虑薄部件材料收缩和翘曲的敏感性。与SLA和FDM相比，SLS不需要对象具有支撑结构，这是因为未熔合的粉末在打印过程中支撑着零件。这使得SLS非常适合具有复杂几何形状的对象，包括内部特征、底切和负特征。使用SLS打印生产的零件通常具有出色的机械特性，这意味着它们非常坚固。薄壁物体不能打印，因为有最小 1 mm的限制，大型模型中的薄壁冷却后可能会翘曲。

低成本、高生产率和成熟材料的结合使SLS成为功能原型设计工程师的热门选择，并且是有限运行或桥梁制造的注塑成形的一种经济高效的替代方案。

（2）激光粉末床熔合（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）和直接金属激光烧结（Direct Metal Laser Sintering，DMLS）  为了制造具有极其复杂结构的高性能金属零件，弗劳恩霍夫激光技术研究所Meiners 研究组和大阪大学Abe 研究组在1996 年首次提出了LPBF 技术的概念。然而，在LPBF技术的早期发展阶段，由于粉末熔合不完全以及熔化后易发生粉末球化，构建部件的密度和强度不足，因此难以实际应用。随着采用高性能光纤激光器和对LPBF工艺的优化，LBPF构建的钛合金、高温合金、钢和铝合金的成形精度、密度和力学性能得到了显着提高，因此LPBF技术逐渐成为医疗、汽车、航空航天等领域的主流商业化增材制造技术之一。