直接金屬激光燒結工藝（DMLS）已經存在了十多年，在這期間，全世界已有150多台設備在使用（該設備的數量應該是截止到2007年底的統計數字——譯注）。直接金屬激光燒結是一種用於(yu) 批量生產(chan) 注塑件模具和製造金屬產(chan) 品的工藝，也可用於(yu) 諸如擠出或吹塑成型與(yu) 其它塑料加工工藝的技術。

　　采用粉末合金鋼

　　采用直接金屬激光燒結工藝也可以製造例如設有最佳熱流道這樣複雜幾何形狀的模具，不同的金屬粉末構成原材料。在模具製造中，認同采用EOS馬氏體(ti) 時效鋼MS 1材料。這種材料是一種細顆粒合金粉末狀的馬氏體(ti) 時效鋼。它的化學成分符合歐洲材料分類編號1.2709的成分，相當於(yu) 德國的X3NiCoMoTi 18-9-5。

　　這種類型的鋼具有特別好的機械性能以及簡易的後處理性能，
 

這種材料通過淬火，其強度可以達到1950 MPa，硬度達50～54HRC。模芯最大尺寸為(wei) 250mm×250mm×180mm。

　　這種分層堆積製造工藝的一個(ge) 用戶是位於(yu) Kornwestheim的LBC公司。這個(ge) 服務供應商在2002年由工程師Ralph Mayer和Marc Dimter先生建立。公司的定單來自模具製造、醫療技術、工具、鋁鑄造和壓力鑄造以及注塑等企業(ye) 。目前，LBC公司的激光技術主要應用於(yu) 下麵三個(ge) 領域：

● 生產(chan) 注塑件和金屬壓鑄件的模具。
● 快速模具製造，在快速模具製造時，在開發階段就可以由今後所用的原材料製成的零件來進行注塑。
● 為(wei) 快速和柔性製造樣件提供服務。

　　Ralph Mayer先生說：“特別是對於(yu) 大批量生產(chan) 用的模具，直接金屬激光燒結工藝有著顯著的優(you) 勢，這就是可以在貼近輪廓表麵以幾乎是任意的幾何形狀和布置來設置冷流道，通過最佳的溫度調控使注塑件的塑料充填得非常均勻。在生產(chan) 周期上我們(men) 可縮短60%以上。”

 
圖1 激光燒結設備：直接金屬激光燒結設備Eosint M 270工作區一瞥。

 　　在這裏，直接根據CAD數據逐層地生成金屬產(chan) 品的模芯。

　　常規工藝和直接金屬激光燒結工藝采用混合坯料

　　在直接金屬激光燒結工藝應用於(yu) 混合應用時，LBC公司認識到其具有很大的應用潛力，即產(chan) 品有某一部分是采用常規工藝製造，而另一部分則是采用激光工藝製造。

　　把支座最佳地劃分成混合坯件，在客戶提供的三維數據的基礎上，通過CAD完成直接金屬激光燒結的柱體(ti) 。在柱座範圍內(nei) ，基體(ti) 件的座體(ti) 可以十分簡單地用常規工藝製造，由於(yu) 這個(ge) 原因，同客戶商定了尋求采用優(you) 化成本的解決(jue) 辦法。在這裏，也就是采用了稱之為(wei) “混合”的解決(jue) 辦法，此時由客戶提供用常規工藝製造的坯件。

　　避免在模具內(nei) 部產(chan) 生應力

　　常規工藝和直接金屬激光燒結工藝進行混合製造時，構件的交接平麵應盡可能選擇離頂部距離較遠處。在這裏，特別重要的是，兩(liang) 個(ge) 構件最好是用同一種材料製造，這樣就可以避免在熱膨脹係數方麵的差別，並由此避免在模具內(nei) 部產(chan) 生應力。如果是采用了不合適的材料，對於(yu) 較大尺寸的構件，由於(yu) 材料編號為(wei) 1.2709的材料有非常均勻的組織，可能會(hui) 產(chan) 生應力裂紋。

　　圖2 冷卻柱：通過直接金屬激光燒結僅(jin) 在30小時內(nei) 生成有著200個(ge) 冷卻柱和內(nei) 部冷流道的這種零件。在注塑過程中，冷卻柱用來更好進行冷卻和縮短生產(chan) 循環時間。節省了50%的生產(chan) 費用

　　采用直接金屬激光燒結工藝從(cong) 坯件到製成構件，由於(yu) 激光燒結成的是一種均質的組織，基本上隻是在未經過加工的構件表麵可以看到過渡區。客戶得到的效果是：對於(yu) 一個(ge) 設有最佳貼近輪廓的冷流道的模具，其製造費用可節省50%。一個(ge) 來自美國密執安州的企業(ye) Linear Mold & Engineering也是采用了直接金屬激光燒結工藝，通過采用這種激光工藝，這個(ge) 模具製造廠還可更有效的生產(chan) 大型注塑模。以前，鋁質模芯是利用CNC銑削進行加工和手動修磨，或者製成環氧樹脂模具。通過采用激光燒結技術，可以縮短製造時間和降低加工費用，並較少需要采用CNC加工和電火花加工。

　　從(cong) 那時起，Linear公司充分利用直接金屬激光燒結工藝來製造模芯、滑塊、活動型芯、導軌和其他零件。這樣，公司可以由CAD數據直接采用分層堆積工藝來製造模具的零件、模芯、鑄造澆口和其它的構件，而不必動用常規的CNC加工工藝。遇到大型模具的製造時，在零件部分，可以采用直接金屬激光燒結工藝製造模芯，而隻是銑削模具的模腔。這樣，總體(ti) 來說，也可以減少CNC加工時間。此外，直接金屬激光燒結工藝的應用在很大程度上替代了電火花加工。然而，還是有可能采用傳(chuan) 統的電火花方法來加工較小的零件。取消了諸如鑽孔和刮研等附加加工工序；在CAD數據中也包含有螺紋的數據。

 
　　圖3 模芯：生產(chan) 注塑模的模芯，也為(wei) 水泵殼體(ti) 提供模芯。模芯采用EOS馬氏體(ti) 時效鋼MS1料並設有冷流道。這種材料的硬度可達54HRC。

　　開發和設計有了新的選項

　　Linear公司特別希望在設計方麵有更好的靈活性：即可以單件製造鑄造澆口——模芯。同時，製造廠家即使是對於(yu) 較小、較難冷卻的活動型芯，在其上麵也可以集成一個(ge) 內(nei) 部冷卻管道或者是可以安裝必要的滑塊。

　　直接金屬激光燒結工藝提供了一個(ge) 理想的新產(chan) 品開發或現有產(chan) 品改進和應用的平台，基於(yu) 產(chan) 品是通過分層堆積的方式來製造，這就有可能改變產(chan) 品的幾何形狀和材料的內(nei) 部結構。這所有的一切，在設計和優(you) 化構件性能時又創造了新的可能性。此外，還可以通過直接金屬激光燒結技術來構建仿生結構，或者構建優(you) 化承載能力的填料式結構等。

　　采用激光技術，這在設計模具或產(chan) 品中開創了一個(ge) 新的途經，激光技術可提供的較短的生產(chan) 時間和更好的柔性，使新產(chan) 品開發時間變得越來越短、變型品種愈來愈多的情況下，成為(wei) 進行經濟生產(chan) 的另一個(ge) 關(guan) 鍵因素。