面向增材制造的钛合金蜗壳支撑结构设计(2)
增材制造技术自上个世纪80年代后期出现至今，已经出现了几十种工艺方法，目前市场上发展比较实用和比较成熟的增材制造工艺主要有以下几种[2]：光固化快速成型（SLA）、分层实体制造（LOM）、熔融沉积成型（FDM）、激光近净成形（LENS）、激光选区烧结（SLS）、激光选区熔化（SLM）等。除了上述几种主流的制造工艺外，还有很多新的工艺方法，正在不断地快速发展。虽然上述各种方法名称及方法上不尽相同，然而在原理上却是相似的，就是“逐层叠加分层制造”，与数学上的积分过程相似。
与传统制造相比，增材制造技术具有如下优势：第一，可以制造传统方法难以加工的复杂零件，并且零件越复杂，增材制造技术的优势越明显；第二，可以制造难加工材料零件，特别是对于目前航空领域常用的不锈钢、钛合金、超硬铝等材料的加工来说更具优势；第三，特别适合应用于新产品的研制阶段，可以大大缩短产品的工艺准备周期及制造流转时间，使得单件试制、小批量生产的周期和成本降低；第四，可以实现首件的净成型，即“所见即所得”的加工，这样可以减少后续辅助加工量，避免了委外加工的数据泄露和时间跨度，更有利于航空产品的保密要求。第五，可以提高生产自动化水平，劳动力使用减少，人为干预因素减少，实现视频实时监控。
增材制造技术是在现代CAD/CAM技术、计算机技术、激光技术、数控技术、新材料技术以及精密伺服驱动技术的基础上集成发展起来的。增材制造工艺通常由前处理、零件加工和后处理三部分组成[3]：前处理过程是指原型的三文造型以及数据转换；零件加工阶段是指材料在激光或其它热源的作用下逐层堆积成形的过程；后处理阶段是针对成形完成的零件进行热处理、去除支撑及抛光等工序。
1.2 激光选区熔化成形（SLM）技术概述
激光选区熔化（SLM）技术是从选区激光烧结技术基础上发展来的[4]，近年来，增材制造技术出现了这样的发展趋势：为了避免从非金属模具到金属零件的转换，想要采用金属材料直接制作终端的金属产品，成形件拥有差不多100%的冶金结合的组织和相对密度，用此方法制造出来的零件，尺寸精度和表面粗糙度都很低，通常情况下不用进行后处理或者有时进行一些简单的后处理就能完成制作。
选区激光烧结技术能采用包覆有非金属材料的金属粉末或混合金属粉末烧结原型的，但是其制作过程来源于液相烧结，尽管两者原理过程大致相似，然而通过此方法得到的零件降低了成形精度。所以，一些科研人员在此基础上发展了激光选区熔化技术[5]。
激光选区熔化（SLM）技术的原理是通过分层累加的方式将计算机设计好的三文模型制造成实体零件的过程，其巧妙地运用了积分原理，利用计算机软件先将三文模型微分切成具有一定厚度的若干层，然后通过特定的热源将每一层堆积形成一个实体物件。图1.1是激光选区熔化（SLM）的技术原理图。由图1.1可知，激光选区熔化（SLM）技术主要由以下三大部分组成：（1）激光发射装置；（2）铺粉装置；（3）活塞式基板升降装置。
激光选区熔化（SLM）技术的具体工艺流程如下[6]：
（1）利用三文软件建立零件所需的三文模型，然后转换为可切分的数据格式（STL文件）。
（2）在三文模型的底部建立2mm左右高的支撑体，并将三文几何模型连同支撑部分切成微薄的一层一层后导入SLM设备。
（3）往一个可拆装的金属基板上铺上一层金属粉末。
（4）根据提前设定好的程序，激光进行选择性地扫描对应层横截面的形状。
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