金属 3D 打印设备因具体类型和工艺不同，其组成部分会有所差异，但通常都包含以下一些主要组成部分及其作用： 打印头 / 能量源 作用：是金属 3D 打印设备的核心部件之一，主要用于提供能量来熔化或烧结金属材料。在选择性激光熔化（SLM）设备中，打印头通常是高功率激光系统，它发射出高能量密度的激光束，扫描并熔化金属粉末层，使其逐层凝固成型。在电子束熔化（EBM）设备中，能量源是电子枪，产生的电子束在高真空环境下聚焦并轰击金属粉末，使其快速熔化。而在定向能量沉积（DED）设备中，可能采用激光或等离子弧等作为能量源，将金属粉末或线材熔化并沉积到位置上。 送粉 / 送丝系统 作用：负责将金属材料输送到打印区域。对于使用粉末材料的设备，如 SLM 和 EBM 设备，送粉系统通常包括粉末储存罐、输送管道和铺粉装置。粉末储存罐用于储存金属粉末，输送管道将粉末从储存罐输送到打印区域，铺粉装置则将粉末均匀地铺展在打印平台上，形成一层薄而均匀的粉末层，以便打印头进行熔化处理。在使用线材的 DED 设备中，送丝系统则通过送丝机构将金属线材连续地送入熔化区域，保证线材能够准确地在能量源的作用下熔化并沉积。 打印平台 作用：是承载打印零件的基础部件，需要具备高精度的平面度和稳定性。在打印过程中，打印平台会根据切片软件生成的指令，按照一定的速度和精度在 Z 轴方向上移动，以实现零件的逐层堆积。同时，打印平台还需要能够承受打印过程中的高温和应力，确保零件在打印过程中不会发生变形或移位。一些打印平台还具备加热功能，可在打印前对平台进行预热，减少零件的残余应力，提高打印质量。 控制系统 作用：是设备的 “大脑”，负责协调和控制设备的各个部件运行。它通过接收并解析切片软件生成的 G 代码，控制打印头的扫描路径、能量输出，送粉 / 送丝系统的送料速度和量，以及打印平台的移动速度和位置等参数。同时，控制系统还具备实时监控和反馈功能，能够监测打印过程中的各种参数，如激光功率、温度、粉末铺展状态等，并根据预设的参数范围进行自动调整或报警，以确保打印过程的稳定性和可靠性。 光学 / 视觉系统 作用：用于辅助打印过程和进行质量监控。在一些设备中，光学系统用于引导和聚焦激光束，确保激光能够准确地照射到位置上，提高打印精度。视觉系统则可以实时观察打印区域的状态，如粉末铺展情况、熔池形态等，通过图像识别技术及时发现打印过程中的异常情况，如粉末团聚、熔池波动等，并将信息反馈给控制系统，以便采取相应的措施进行调整。此外，视觉系统还可用于零件的尺寸测量和质量检测，通过对打印后的零件进行拍照和图像分析，评估零件的尺寸精度和表面质量。 保护气体系统 作用：在金属 3D 打印过程中，为了防止金属粉末和熔池在高温下与空气中的氧气发生氧化反应，影响零件的质量和性能，需要使用保护气体系统。该系统通常会向打印区域输送惰性气体，如氩气、氮气等，形成一个保护气罩，将打印区域与外界空气隔离开来，减少氧化现象的发生。同时，保护气体还可以起到冷却和吹扫的作用，帮助熔池快速凝固，并及时清除打印过程中产生的飞溅物和烟雾，保持打印区域的清洁。 真空系统（部分设备需要） 作用：在 EBM 等需要高真空环境的金属 3D 打印设备中，真空系统起着至关重要的作用。它通过真空泵将打印室抽成高真空状态，以消除空气中的气体分子对电子束的散射和干扰，确保电子束能够稳定、聚焦和轰击金属粉末。同时，真空环境还可以有效防止金属粉末在熔化过程中发生氧化，提高零件的质量和性能。此外，真空系统还可以降低打印过程中的气体压力，有利于金属粉末的熔化和凝固，减少气孔等缺陷的形成。