近年来，金属增材制造技术实现突破性发展，不仅支持复杂几何结构的成型，更持续优化制造性能与质量。多种工艺（如激光熔合、定向能量沉积、粉末粘合等）为此提供了技术支撑，其中粉末床熔合工艺仍占据主流地位。该领域两大核心技术——激光聚变（L-PBF）与电子束聚变（EBM）——因热源差异形成不同技术路径，但其核心原理一致：通过逐层融合铺展在基板上的金属粉末，构建三维实体模型。本文将系统解析两者技术特性、工艺差异及适用场景。

L-PBF与EBM技术原理

激光聚变（L-PBF）

激光聚变工艺的术语体系需优先澄清：选择性激光熔化（SLM，源自弗劳恩霍夫研究所）与直接金属激光烧结（DMLS，制造商EOS提出，实际为熔化而非烧结）均属于L-PBF（激光粉末床熔合）范畴。

现代L-PBF设备可配置多达12个光纤激光器，其工艺流程为：在密闭腔体内营造惰性气氛（如氩气），并预热至适宜温度；随后，金属粉末均匀铺展于基板，激光根据三维模型路径选择性熔化粉末颗粒，形成致密层；通过控制激光能量，使金属粉末达到熔点并快速凝固。该过程逐层重复，最终构建完整部件。

电子束聚变（EBM）

电子束聚变工艺需在真空环境中进行，以防止金属粉末氧化。其核心步骤为：在真空腔室内放置导电基板，电子枪发射高速电子束，在磁场引导下精准扫描金属粉末层；电子束能量使粉末颗粒熔合，逐层堆积形成部件。值得注意的是，电子束温度可达2000°C，且电子运动速度极快。

技术特性对比与选择依据

打印质量

两种技术均可生产高精度、高密度的金属部件，但表面质量存在差异：

L-PBF：采用更细的金属粉末（粒径通常15-45μm）及更薄的铺粉层厚（20-100μm），激光束可实现更精细的熔合控制，因此成品表面光洁度更优，需后处理的程度较低。

EBM：粉末粒径较大（50-150μm），层厚较厚（50-200μm），且电子束熔合过程中可能产生更多热应力，导致表面粗糙度较高，通常需通过机加工或喷丸等后处理改善表面质量。

工艺适应性

材料兼容性：L-PBF支持钛合金、铝合金、不锈钢等多种金属材料；EBM则更适用于高导电性材料（如钛合金、钴铬合金），因电子束需依赖材料导电性实现能量传递。

生产效率：EBM因电子束能量密度高、扫描速度快，在大体积部件制造中效率更高；L-PBF则更适合复杂精细结构的小批量生产。

环境与成本

L-PBF的惰性气体保护系统成本较低，但多激光器设备初始投入较高；

EBM的真空系统维护成本较高，但无需持续消耗惰性气体，长期运营成本可能更低。

应用场景建议

选择L-PBF或EBM需综合评估项目需求：

高精度复杂结构（如航空航天精密组件）：优先选择L-PBF；

大尺寸承重部件（如骨科植入物、航空结构件）：EBM的效率与材料适应性更具优势；

紧急项目或小批量生产：L-PBF的工艺灵活性更适用；

导电性材料的大规模制造：EBM的成本效益更显著。

通过对比技术特性与应用需求，可更精准地选择适配的金属增材制造工艺，以实现性能、质量与成本的最优平衡。