金屬粉床激光增材製造技術（簡體書）

金屬粉床激光增材製造技術是目前金屬增材製造工藝中製件精度最高、綜合性能優良的工藝方法。本書由華中科技大學快速製造中心總結其十餘年的科研和產業化經驗, 綜合國內外相關成果編寫而成。全書共7章, 第1章概述技術原理、特點及應用; 第2～6章闡述工藝原理與系統組成、原材料特性要求、數據處理技術、製造流程及質量控制以及製件的組織及性能, 涵蓋原理、材料、數據、質量和性能五方面內容; 第7 章以實際案例闡述金屬粉床激光增材製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, 重點展示在複雜結構製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。
本書側重基本原理, 兼顧關鍵技術; 以典型材料和工藝為主, 兼顧最新動態; 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。

魏青松，華中科技大學，教授，博導，主要從事增材製造(3D打印)技術的教學與科研工作。承擔了材料加工專業2門本科生和1門研究生理論課教學，主持了校教改項目和教材基金，獲校教學成果二等獎。負責完成了多類型材料的激光3D打印機理及工藝研究，並積極推進其在航空航天和生物醫療等領域的應用。

第1章 概述 / 1
1.1 金屬增材製造技術 / 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製造技術 / 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製造裝備 / 24
1.4 金屬粉床激光選區熔化增材製造技術應用及發展趨勢 / 28
1.4.1 SLM技術的應用 / 28
1.4.2 SLM技術的發展趨勢 / 34
參考文獻 / 35

第2章 工藝原理與系統組成 / 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 大檯面多激光實現技術 / 40
2.2 關鍵功能部件 / 43
2.2.1 光路系統 / 43
2.2.2 缸體運動系統 / 47
2.2.3 送鋪粉機構 / 49
2.3 核心元器件 / 51
2.3.1 激光器 / 52
2.3.2 掃描系統 / 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
2.4 SLM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系列裝備簡介 / 77
參考文獻 / 78

第3章 原材料特性要求 / 79
3.1 SLM用金屬粉末 / 79
3.2 金屬粉末製備方法 / 81
3.2.1 霧化法 / 82
3.2.2 化學法 / 88
3.2.3 機械法 / 93
3.3 粉末特性及其對製件的影響 / 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
4.1 STL文件格式的介紹 / 107
4.1.1 STL的二進制格式文件 / 108
4.1.2 STL的文本格式文件 / 109
4.1.3 STL格式文件的特點 / 109
4.1.4 STL文件的一般讀取算法 / 110
4.2 STL模型預處理 / 113
4.2.1 增材製造數據處理軟件 / 113
4.2.2 STL文件糾錯 / 118
4.2.3 STL模型旋轉與拼接 / 122
4.2.4 STL模型工藝支撐添加 / 122
4.3 STL模型切片及路徑生成 / 126
4.3.1 STL模型切片 / 126
4.3.2 STL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 製造過程及質量控制 / 135
5.1 工藝流程 / 135
5.1.1 前處理 / 135
5.1.2 製造過程 / 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 製件的組織及性能 / 157
6.1 製件的微觀組織特徵 / 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 複合材料及其他組織 / 183
6.2 製件的性能及其調控方法 / 193
6.2.1 製件性能及微觀結構表徵 / 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