摘要：在当今飞速发展的制造业领域，金属 3D 打印已然成为一颗璀璨夺目的创新之星，正重塑着金属零件的制造格局。当深入探寻这一前沿科技的尖端技术脉络时，有五大主流分支脱颖而出，它们凭借各自独特的技术魅力，引领着金属零件快速成型迈向未来，吸引着全球科研人员与工业巨头们竞

1. NPJ（Nano Particle Jetting） NPJ，即纳米颗粒喷射金属成型技术，宛如一位闯入传统激光打印领域的革新者，彻底打破了既有成型方式的桎梏。其最为亮眼的核心优势在于，开创性地选用纳米尺度的液态金属作为打印 “原料”，借助极其精密的喷墨工艺，宛如一位技艺精湛的微观画师，将这些细微如尘埃的纳米颗粒精准无误地 “绘制” 在工作台上，一层又一层地堆砌，最终搭建出精细复杂的三维金属架构。

下面，让我们一同走进 Xjet 设备的工作流程，揭开 NPJ 技术的神秘面纱：

金属颗粒细化：这是 NPJ 工艺的起始关键步骤，通过一系列先进的物理或化学手段，将块状金属原料精心研磨、处理，使其蜕变成为纳米级别的微小颗粒，为后续顺畅的喷射流程奠定坚实基础，确保每一个颗粒都能精准受控。

金属颗粒分布在液滴中：细化后的纳米金属颗粒被巧妙地均匀分散于特制的液滴基质内，如同繁星点点散布于浩瀚宇宙，如此精心的调配，保障了在后续喷射环节中，纳米颗粒能够稳定、有序且均匀地奔赴 “战场”，为构建完美结构提供可靠支撑。

液滴喷射成型过程：此刻，配备高精度喷头的喷墨装置大显身手，依据预先精心规划的路径与参数指令，将饱含纳米金属颗粒的液滴如同天女散花般，精准地逐滴播撒在工作台的特定位置上，开启了从微观颗粒到宏观结构的神奇转化之旅。

液相排出过程：完成液滴喷射任务后，紧接着进入液相排出环节。利用特定的物理或化学方法，巧妙地将液滴中的液相成分分离、移除，使得金属颗粒得以留存并紧密排列，进一步稳固正在成型中的结构根基。

烧结后的制件：经过前面一系列精细操作，迎来了关键的烧结收尾阶段。通过高温烧结处理，让留存的金属颗粒之间发生奇妙的融合反应，彼此紧密相拥，最终蜕变成为具有高强度、高精度以及满足特定功能需求的金属成品部件。

2. SLM（Selective Laser Melting） SLM，全称为选区激光熔化成型技术，堪称金属 3D 打印领域的中流砥柱，凭借其广泛的普及度与高度成熟的技术工艺，成为众多复杂金属零件制造的首选方案。它宛如一位巧夺天工的工匠，巧妙驾驭高能量密度的激光束这把 “利器”，将其作为热源核心，精准作用于预先均匀铺展在构建平台上的金属粉末 “画布” 上，实现对粉末的局部精准熔化。 在这一精妙过程中，激光束经由精细的光学聚焦系统，收敛成微小如针尖的光斑，随后如同一位灵动的舞者，在金属粉末表面快速轻盈地舞动、穿梭。其灵动舞步确保了金属粉末能够严格遵循预设的三维模型蓝图，逐层逐点地被熔化，随即瞬间凝固，如同魔法一般，最终塑造出形状任意复杂、内部冶金结合近乎完美的金属零件杰作。

激光振镜系统作为 SLM 技术的核心 “指挥家” 之一，掌控着激光束的精确走向，以下以 SLM Solution 公司的振镜系统为例，为您展示其工作全景：

激光传输：激光自发生装置诞生后，便踏上了一段精准无误的 “传输之旅”。在特制的光路管道与光学元件的保驾护航下，激光能量如同被驯服的烈马，稳定、高效地奔涌至工作区域，确保每一分能量都能精准送达 “战场”，为后续熔化操作注入源源不断的动力。

激光发射：当激光抵达指定 “发射阵地” 后，借助专业的发射装置，如同离弦之箭，按照既定的精准方向与角度，磅礴而出，将能量聚焦投射到金属粉末的预定区域，开启熔化的前奏。

扫描振镜：这是整个系统中的灵动 “舞者”，通过高速、精准的电机驱动与精密的光学反射原理，扫描振镜能够以毫秒级的速度灵活改变激光的扫描路径与方向，如同一位绘画大师手中的画笔，在金属粉末上挥洒自如，勾勒出零件的精细轮廓。

激光扫描熔化：在扫描振镜的精妙配合下，激光束如同一条灵动的火线，依据预设模型路径，对金属粉末展开逐点、逐线、逐面的 “热情拥抱”，使粉末在极短瞬间达到熔点并化为液态，开启从粉末到固态金属的华丽转身。

金属粉末熔化过程：随着激光持续且有序的扫描，金属粉末如同被施了魔法一般，不断重复着熔化与凝固的奇妙循环，一层又一层地累积叠加，逐步勾勒出完整的金属零件形态，仿佛一座宏伟建筑从基石开始拔地而起。 然而，金属 3D 打印的征程并非到此为止。鉴于打印制件通常具有极高的复杂度，为确保成型过程的稳定与精准，往往需要在打印时同步生成支撑材料。待制件大功告成后，还需历经几道 “精细打磨” 工序：先是小心翼翼地将制件从打印设备中 “请出”，接着运用专业工具与工艺，温柔地去除支撑结构，最后对制件表面进行诸如打磨、抛光、清洗等一系列精细处理，使其不仅在性能上卓越非凡，更在外观上光彩照人，全方位满足实际应用的严苛需求。

值得一提的是，SLM 技术凭借其与生俱来的高精度、优表面质量特性，在金属零件制造领域大放异彩。它不仅大幅削减了原材料的无端浪费，更显著降低了传统切削加工带来的高昂成本，经实践验证，可降低 20% - 40% 的制造成本，同时还如同为生产流程装上了 “加速器”，极大地缩短了从设计到成品的周期时间，为制造业的高效发展注入了强劲动力。

3. SLS（Selective Laser Sintering） SLS，也就是选区激光烧结成型技术，与 SLM 技术恰似一对 “近亲”，二者在技术原理上存在诸多相似之处，然而细微之处亦有显著差别，其关键差异点就在于所使用的激光功率不尽相同。在高分子聚合物 3D 打印的舞台上，SLS 技术凭借自身独特优势，成为当之无愧的主角，广泛应用于各类塑料制品的快速成型。

接下来，让我们一同观摩 SLS 制备塑料制件的精彩过程：

模型分层切片：在开启打印之旅前，首先要借助专业的 3D 建模软件，如同一位经验丰富的厨师将一整块 “模型蛋糕” 精心切成一片片薄片，将复杂的三维模型转化为一系列二维的截面信息，这些截面就如同建筑蓝图中的每一层平面图，为后续激光的逐层烧结操作提供精准导航。

激光烧结过程：依据分层切片后生成的详细信息，调控至适宜功率的激光束闪亮登场，如同一位精准的焊接大师，对预先铺展在工作台上的塑料粉末进行有选择性的 “点焊” 操作。在激光的温热 “怀抱” 下，粉末颗粒如同被唤醒的精灵，相互间紧密粘结，一层一层地构建出具有一定形状和强度的结构雏形，仿佛一座沙雕城堡在艺术家手中逐渐成型。

制件的取出：当所有预定的烧结层数圆满完成后，便是见证成果的时刻。小心翼翼地将成型的制件从打印平台上轻轻 “剥离”，此时的制件虽已初具形态，但就如同刚出毛坯房的建筑，还需后续的精细 “装修” 才能完美入住。

后处理：针对取出的制件，根据实际应用场景与需求，还需开展一系列锦上添花的后处理工序，诸如精细打磨去除表面瑕疵、上色赋予绚丽外观、装配连接件实现功能拓展等，使其从内到外都达到最佳的使用状态，宛如一位精心梳妆打扮后的佳人，自信地走向市场。

需要注意的是，SLS 技术并非仅局限于高分子聚合物领域，它同样具备涉足金属或陶瓷零件制造的潜力。只不过，相较于专门的金属 3D 打印技术，SLS 工艺制造出的金属或陶瓷制件在致密度方面略显逊色，往往需要在后期投入额外的致密化处理工序，如同为一件略显单薄的铠甲进行加固，使其能够胜任实际工作中的各种严苛考验。

4. LMD（Laser Metal Deposition） LMD，即激光熔覆成型技术，犹如一位变幻多端的 “技术魔术师”，在金属 3D 打印的世界里展现出高度的灵活性。由于不同研究机构基于自身独特的科研成果与探索方向，赋予了它诸多不同的称谓，诸如 LENS（激光工程化净成形）、DMD（直接金属沉积）、DLF（激光直接熔覆成形）、LRF（激光远程成形）等。尽管名称各异，但它们都围绕着同一个核心技术 “魔法” 原理运转。 与另一主流金属 3D 打印技术 SLM（选择性激光熔化）相较而言，LMD 的独特 “魔法” 亮点在于其别具一格的材料输送与熔覆流程。在 LMD 的奇妙世界里，金属粉末不再像 SLM 那样预先静静地躺在工作台面上 “等待召唤”，而是通过精心设计的特制喷嘴，以一种精准可控的方式，如同火箭喷射燃料般直接喷射到工作区域的 “舞台中央”，与聚焦的激光束在极小的空间范围内实现精准 “会师”。激光所蕴含的高温能量瞬间将喷射而出的粉末化为液态的 “精灵”，随后它们又迅速冷却凝固，一层又一层地累积叠加，最终变幻出所需的三维金属部件杰作。

下面以 LENS 技术为例，为您呈现 LMD 技术的精彩构建过程： 同轴送粉：采用同轴送粉这一精妙设计，仿佛为激光束与金属粉末搭建了一座专属的 “高速通道”。通过专业的送粉装置，金属粉末如同训练有素的士兵，沿着与激光束同轴的方向，稳定、均匀且源源不断地奔赴工作区域，确保粉末与激光在每一个瞬间都能实现精准高效的互动，为构建完美部件筑牢根基。

构建过程：当粉末与激光在工作区域激情碰撞、交汇融合后，一场奇妙的构建盛宴便正式拉开帷幕。液态化的粉末在瞬间凝固，一层一层地堆积起来，如同一位匠心独运的雕塑家，依据预设的三维模型蓝图，逐步雕琢出复杂精美的金属零件。这一独特的无模制造方式，不仅打破了传统模具制造的成本枷锁，还如同为生产流程按下了 “快进键”，大幅缩短了从设计到成品的时间周期，同时更为解决复杂曲面零部件在传统制造工艺中面临的切削加工困难、材料去除量大、刀具磨损严重等一系列 “顽疾” 提供了全新的 “良方”。

5. EBM（Electron Beam Melting） EBM，即电子束熔化技术，与 SLM（选择性激光熔化）在工艺原理的大舞台上，既有着异曲同工之妙，又各自演绎着独特的精彩。二者的核心差异聚焦于能量源的选择，EBM 毅然摒弃了 SLM 所采用的激光束，转而启用电子束作为驱动金属粉末熔化的 “引擎”，这一关键转变如同为金属 3D 打印注入了一股强大的 “超能量”，带来了能量输出与加工效率的飞跃式提升。 具体而言，EBM 所运用的电子束仿若一位拥有超强爆发力的 “大力士”，其能量输出能力相较于 SLM 激光束高出整整一个数量级。这意味着在相同的时间维度内，EBM 能够以风卷残云之势熔化更多的金属粉末，如同高速列车般迅速推进构建进程。与此同时，电子束的扫描速度更是如同闪电划过夜空，远高于激光束，进一步为加工效率的腾飞插上了翅膀。然而，这般强大的能量与高速扫描特性，也如同驾驭一匹烈马，对构建过程提出了一系列特殊的 “驾驭技巧” 与精细要求。

下面让我们一同走进 EBM 的工作现场，领略其独特魅力： 整体预热：在正式开启构建宏伟金属零件的大幕之前，EBM 技术会先为打印区域的金属粉末等材料披上一层温暖的 “预热外衣”。通过整体预热处理，使材料提前进入一个更适宜电子束 “发号施令” 的初始状态，如同运动员赛前热身，确保后续熔化过程能够如同一场流畅的交响乐演奏，均匀、稳定且高效地奏响。

成型过程：预热完毕，电子束这位 “主角” 闪亮登场，依据预设的三维模型路径，如同一位精准的绘图大师，对金属粉末展开激情四溢的扫描熔化操作。电子束凭借高能量、高速的双重优势，使得粉末如同被施了魔法一般，快速熔化、凝固，层层堆积，以令人惊叹的速度勾勒出金属零件的轮廓，仿佛一座摩天大楼在眨眼间拔地而起。

熔化过程中粉末的变化：在电子束的强大能量笼罩下，金属粉末经历着一场惊心动魄的 “变身之旅”。从固态的颗粒形态，到液态的熔融状态，再到快速凝固后的固态重生，粉末的形态、组织结构乃至内部性能都在这一过程中发生着深刻的变化，如同毛毛虫破茧成蝶，最终蜕变成为具有卓越性能的金属零件成品，为高端制造业注入全新活力。

尤为值得一提的是，当 EBM 技术与真空技术紧密 “携手” 时，二者相得益彰，如同两位配合默契的搭档，能够进一步优化提升效率以及挖掘材料的深层性能潜力，使得 EBM 在金属 3D 打印的竞技场上独树一帜，展现出无可比拟的优势，为未来制造业的变革开辟了崭新的道路。

来源：福常在