金属3D打印工艺原理主要分为粉末床选区熔化和定向能量沉积两大类别，采用这两类工艺原理的金属3D打印技术都可以制造达到锻件标准的金属零件。

      1.粉末床选区熔化技术

      粉末床选区熔化技术可以打印传统技术无法企及的极端复杂结构，特别是复杂的内腔结构，制作成品精度较高，主要应用于航天航空复杂构件、医疗植入体和随形冷却模具等对减重、高效换热、精确密度、模量匹配有较高要求的下游领域，适合小批量、定制化的生产特点。

      由于成品力学性能超过铸件，甚至部分零部件力学性能指标达到锻件要求，从而成为当今最广泛应用的金属3D打印技术。

      其主要缺点是打印效率较低，难以打印大尺寸（米级）零件、采用的超细球形金属粉成本较高等。

      （1）激光选区熔化（SLM）

      SLM（Selective Laser Melting）技术是采用激光依据设定参数有选择地分层熔化烧结固体金属粉末后成形。

      其工作原理为：先在工作平台上铺一层金属粉末材料，计算机将物体的三维数据转化为一层层截面2D数据并传输给打印机。

      激光束在计算机控制下按照截面形状对实体部分所在的粉末进行照射加热直至完全熔化后成形，继而形成一层固体零件截面层。

      当一层烧结完成后，工作台下降一截面层的高度，再铺上一层粉末，进行下一层烧结；此过程逐层循环直至整个物体成形。

      （2）电子束选区熔化（EBSM）

      EBSM（ElectronBeamSelectiveMelting）技术的原理与SLM类似，与之不同的是EBSM是在真空环境中，以电子束作为输出热源。

      相比激光，电子束更容易获得，可以相应降低部分加工成本，同时真空的工作环境也可以有限保证钛合金和铝合金在内的很多活泼金属在加热过程中不易被氧化。

      2.定向能量沉积技术

      定向能量沉积技术是指利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造工艺，其与粉末床选区熔化技术在下游应用中形成互补的关系。

      采用定向能量沉积技术可使大功率激光器实现每小时公斤级的打印效率，打印尺寸范围较大，方便多材料打印，具有粉末床选区熔化技术难以实现的原位修复航空发动机叶片等高附加值零部件的功能，避免拆、装机等停工损失。

      其缺点是打印件结构复杂性较低，有较大的加工余量等，因此其与传统制造技术相比并不具有如同粉末床选区熔化技术那样在下游应用方面显著的不可替代性，目前技术成熟度与设备自动化程度不高。

      （1）激光近净成形技术（LENS）

      激光近净成形技术（LENS：Laser Engineered Net Shaping）最早由美国Sandia国家实验室提出并进行研究，该技术又称激光同步送粉技术或激光金属熔覆沉积技术（LMD：Laser Metal Deposition），铂力特实际控制人之一黄卫东将其命名为激光立体成形技术（LSF：Laser Solid Forming）。本文参考《国家增材制造产业发展推进计划（2015-2016年）》，将其统称为激光近净成形技术（LENS）。

      LENS技术的原理是：聚焦激光束按照预先设定的路径进行移动，粉末喷嘴将金属粉末直接输送到激光光斑在固态基板上形成的熔池，使之由点到线、由线到面的顺序凝固，从而完成一个层截面的打印工作，这样层层叠加，制造出接近实体模型的零部件实体。

      （2）电子束熔丝沉积技术（EBDM）

      EBDM（Electron Beam Direct Manufacturing）技术是电子束焊接技术和快速成形思想结合的产物。

      在真空环境中，高能量密度的电子束轰击金属表面，在前一沉积层或基材上形成熔池，金属丝材受电子束加热熔化形成熔滴。随着工作台的移动，使熔滴沿着一定的路径逐滴沉积进入熔池，层层堆积，直至制造出金属零件。

      （3）电弧熔丝增材制造技术（WAAM）

      WAAM（WireArcAdditiveManufacture）技术是以熔化极惰性气体保护焊接（MIG）、钨极惰性气体保护焊接（TIG）以及等离子体焊接电源（PA）等焊机产生的电弧为热源，通过金属丝材的添加，在程序的控制下，按设定成形路径在基板上堆积层片至金属零件近净成形的方法。