第1章概述/ 1



1.1金屬增材制造技術/ 1



1.1.1激光選區熔化（SLM） / 2



1.1.2激光近淨成形/ 5



1.1.3電子束熔絲沉積/ 10



1.1.4電子束選區熔化/ 14



1.2金屬粉床激光選區熔化增材制造技術/ 16



1.2.1球化/ 17



1.2.2孔隙/ 19



1.2.3應力和裂紋/ 21



1.2.4成形材料/ 22



1.3金屬粉床激光選區熔化增材制造裝備/ 24



1.4金屬粉床激光選區熔化增材制造技術應用及發展趨勢/
28



1.4.1SLM技術的應用/ 28



1.4.2SLM技術的發展趨勢/ 34



參考文獻/ 35







第2章工藝原理與繫統組成/ 37



2.1工藝原理及實現/ 37



2.1.1工藝原理/ 37



2.1.2實現方式/ 38



2.1.3大臺面多激光實現技術/ 40



2.2關鍵功能部件/ 43



2.2.1光路繫統/ 43



2.2.2缸體運動繫統/ 47



2.2.3送鋪粉機構/ 49



2.3器件/ 51



2.3.1激光器/ 52



2.3.2掃描繫統/ 66



2.3.3氣體保護/ 72



2.3.4氧傳感器/ 73



2.3.5循環淨化裝置/ 73



2.4SLM成形裝備/ 74



2.4.1典型裝備產品及特點/ 74



2.4.2華科三維HKM繫列裝備簡介/ 77



參考文獻/ 78







第3章原材料特性要求/ 79



3.1SLM用金屬粉末/ 79



3.2金屬粉末制備方法/ 81



3.2.1霧化法/ 82



3.2.2化學法/ 88



3.2.3機械法/ 93



3.3粉末特性及其對制件的影響/ 94



3.3.1粉末性能參數/ 94



3.3.2粉末的形貌/ 100



3.3.3粉末的氧含量/ 102



3.3.4粉末中的雜質/ 104



參考文獻/ 105







第4章數據處理技術/ 107



4.1STL文件格式的介紹/ 107



4.1.1STL的二進制格式文件/ 108



4.1.2STL的文本格式文件/ 109



4.1.3STL格式文件的特點/ 109



4.1.4STL文件的一般讀取算法/ 110



4.2STL模型預處理/ 113



4.2.1增材制造數據處理軟件/ 113



4.2.2STL文件糾錯/ 118



4.2.3STL模型旋轉與拼接/ 122



4.2.4STL模型工藝支撐添加/ 122



4.3STL模型切片及路徑生成/ 126



4.3.1STL模型切片/ 126



4.3.2STL模型切片輪廓偏置/ 128



4.3.3掃描路徑生成算法/ 129



參考文獻/ 133







第5章制造過程及質量控制/ 135



5.1工藝流程/ 135



5.1.1前處理/ 135



5.1.2制造過程/ 138



5.1.3後處理/ 140



5.2環境控制/ 141



5.2.1氧含量控制/ 141



5.2.2氣氛煙塵淨化/ 142



5.3應力調控技術/ 143



5.3.1模擬預測/ 143



5.3.2預熱技術/ 149



5.3.3激光掃描策略/ 150



參考文獻/ 156







第6章制件的組織及性能/ 157



6.1制件的微觀組織特征/ 157



6.1.1鐵基合金組織/ 157



6.1.2鈦基合金組織/ 165



6.1.3鎳基合金組織/ 167



6.1.4鋁基合金組織/ 181



6.1.5復合材料及其他組織/ 183



6.2制件的性能及其調控方法/ 193



6.2.1制件性能及微觀結構表征/ 193



6.2.2典型合金性能/ 205



6.2.3性能的調控方法/ 213



參考文獻/ 227







第7章應用實例/ 229



7.1隨形冷卻模具/ 229



7.1.1隨形冷卻技術/ 229



7.1.2隨形冷卻模具案例/ 233



7.2個性化醫療器件/ 240



7.2.1手術輔助器件/ 240



7.2.2牙冠/ 244



7.2.3關節及骨骼/ 246



7.3輕量化構件/ 258



參考文獻/ 262







索引/ 264

增材制造（俗稱3D打印）屬於一種先進制造技術，但與傳統制造工藝相比，它在成形原理、材料形態、制件性能上發生了根本性改變，對從事該技術教學、科研和工程應用的人員提出了全新挑戰。特別是隨著增材制造技術規模化和產業化的發展與進步，傳統的工藝流程、生產線、工廠模式和產業鏈組合都將面臨深度調整，增材制造帶來的影響遠遠超出了制造範疇，給生產甚至是生活帶來了重大影響，被認為是有望深度影響未來的戰略前沿技術。



金屬粉床激光增材制造技術是目前金屬增材制造工藝中制件精度、綜合性能優良的工藝方法。但是，技術發展並不成熟，新材料、新工藝和新裝備不斷湧現，技術進步快，缺少較新、全面和繫統的專業書籍。華中科技大學快速制造中心是我國早開展該技術研究的團隊之一，在十多年科研和產業化基礎上，綜合國內外相關成果編著了本書。本書側重基本原理，兼顧關鍵技術；以典型材料和工藝為主，兼顧動態；注重學術前沿，融合工程實踐。本書既可作為科研和工程人員的參考用書，也可作為高等院校相關專業的教學教材。



全書分為7章。第1章概述技術原理、特點及應用；第2～6章闡述工藝原理與繫統組成、原材料特性要求、數據處理技術、制造流程及質量控制以及制件的組織及性能，涵蓋原理、材料、數據、質量和性能五方面內容；第7 章以實際案例闡述增材制造技術在隨形冷卻模具、個性化醫療器件和輕量化構件三方面的應用，重點展示在復雜結構制造和特殊性能構建上的獨特優勢，達到舉一反三、啟迪創新的目的。



本書由華中科技大學魏青松組織編寫。編寫分工如下：第1章、第2章、第5章、第7章由華中科技大學魏青松和文世峰、中國地質大學（武漢）周燕編寫；第3章、第6章由華中科技大學宋波編寫；第4章由華中科技大學文世峰和蔡道生編寫；華中科技大學史玉升主審了全書內容。博士後李偉，研究生韓昌駿、王倩、季憲泰、嚴倩、王志偉、章媛潔、張金良、張磊、王敏參與了編寫工作，博士後陳輝、朱文志、蔡超，研究生毛貽桅、楊益、李岩、田健等參與了資料整理。



由於筆者水平有限，書中難免有不足之處，懇請廣大讀者批評指正。



編著者