金属SLS打印使用哪些支撑结构？它们难以去除吗？

从工程角度来看，人们常说的“金属SLS”实际上指的是激光粉末床熔融（Laser Powder Bed Fusion，LPBF）类工艺，如DMLS金属3D打印或SLM金属增材制造。与聚合物SLS不同，这类工艺使用由相同金属粉末构建的专用支撑结构。这些支撑在热管理与形变控制中至关重要，但同时也增加了后处理与拆除的复杂性。

金属SLS中使用的支撑类型

金属粉末床熔融会采用多种支撑形式：用于大悬垂的实体块支撑、兼具刚度与易拆除性的格栅/矩阵支撑，以及用于细长特征的针状或树枝状支撑。所有支撑均与零件使用相同合金粉末逐层熔融，形成冶金结合。

打印开始时，零件与支撑共同熔融在厚实的基板上。成形完成并清除多余粉末后，第一步是将零件及其支撑整体从基板上分离，通常采用带锯或线切割（EDM）进行。只有在此之后，技术人员才能接触并移除剩余的支撑网络。

为什么金属支撑是必要的

在金属打印中，支撑不仅为几何结构所需，更是热与冶金稳定性的关键。低于约45°的悬垂、薄壁和长桥结构若无刚性锚定极易翘曲或开裂。支撑可充当散热通道，将熔池热量导出，从而减少残余应力、避免翘曲或层间剥离。

对于高性能合金如Inconel 718，打印过程中热负荷极高，因此支撑设计至关重要。我们通常将支撑视为工程模型的一部分：在成形准备阶段对其刚度、接触图案与密度进行优化，并在迭代中平衡打印可靠性与拆除难度。

支撑拆除的难度

金属SLS/DMLS的支撑拆除远比聚合物SLS困难。由于支撑为致密金属并与零件形成冶金结合，无法简单刷除或溶解。拆除难度取决于合金硬度、支撑几何形状及可达性。

首先将零件从基板上切下。然后通过带锯、凿具、硬质合金铣刀或磨削工具移除主体支撑。对于精密面与连接界面，我们通常在CNC加工车间完成此操作，通过铣削将支撑残根加工至基准面。关键密封面、孔及配合面通常通过CNC磨削修整，以恢复圆度与表面质量。

即使在机械去除后，仍可能存在微小残留及热影响区，通常通过滚筒抛光与去毛刺、喷砂或人工精修清理。对于复杂的内部通道，支撑拆除几乎不可能，因此应在设计阶段尽量避免内部支撑。

降低支撑拆除难度的设计策略

为减轻支撑拆除负担，我们会在设计阶段同步优化零件与其打印方向。通过调整方向以减少低角度悬垂、采用自支撑特征（如45°斜顶或倒角替代平悬垂）及分拆多部件设计，可显著降低支撑体积。

我们还会将支撑接触区域安排在非功能面或后续会通过CNC原型加工去除的余料区，以确保支撑痕迹不会影响关键表面。在多数定制项目中，我们将金属SLS视为近净成形步骤，随后通过传统CNC精加工实现最终几何与表面质量。

总之，金属SLS不使用可溶或可剥离支撑材料，其支撑为结构性金属特征，需经切割、机加工与表面处理才能移除。通过合理设计与增减材混合工艺，可以有效控制其影响，但支撑仍是金属增材制造中不可忽视的重要工序环节。