在金属 3D 打印过程中，热应力是导致产品开裂的主要原因之一。可以从打印前、打印过程以及打印后三个阶段采取相应措施来控制热应力，避免产品开裂，具体如下：

打印前

• 优化模型设计：尽量避免设计尖锐的角、薄壁以及厚度变化过大的结构，因为这些部位在打印过程中容易产生应力集中。可以采用圆角过渡、渐变壁厚等设计方式，使热量分布更加均匀，降低热应力。
• 选择合适的材料：不同的金属材料具有不同的热物理性能，如热膨胀系数、导热系数等。选择热膨胀系数小、导热性能好的材料，有助于减少热应力的产生。例如，钛合金的热膨胀系数相对较小，在 3D 打印中具有较好的抗热应力性能。

打印过程

• 预热：在打印前对基板和粉末进行预热，使打印材料在初始状态下就处于较高的温度，减小打印过程中的温度梯度，从而降低热应力。预热温度需要根据材料和零件的具体情况进行优化，一般来说，对于钛合金等材料，预热温度可在 100 - 300℃之间。
• 优化工艺参数：合理调整激光功率、扫描速度、层厚等工艺参数。适当降低激光功率和扫描速度，可以使能量输入更加均匀，减少热应力的产生。同时，选择合适的层厚，避免层厚过大导致热量积累过多。例如，在激光粉末床熔融技术中，对于不锈钢材料，激光功率可控制在 100 - 200W，扫描速度在 500 - 1000mm/s 之间，层厚一般为 20 - 50μm。
• 采用合适的扫描策略：采用分区扫描、交替扫描等策略，避免热量集中在局部区域，使热量分布更加均匀。例如，分