增材制造技术生产的零件结构复杂, 通常兼具悬垂特征结构和对称结构。为了保证对称结构的机械性能, 同时避免悬垂特征结构造成的成形缺陷, 成形前需要从零件模型中提取特征结构进行特殊工艺控制。结合零件模型的切片分层特点和STL模型的网格信息, 提出一种悬臂倾斜角的计算方法, 高效地识别悬垂区域; 设计空间曲面包围盒精确提取特征结构, 并在三维建模软件下实现操作。最后选择典型的对称零件验证方法, 并采用SLM增材制造技术打印出有较好成形质量的零件, 结果表明该方法具有可行性和有效性, 能提高零件的处理能力, 并改善成形质量。

针对选择性激光熔化成型倾斜角度小的悬垂结构, 为了防止因为熔池自身重力和毛细管力而引起的粘粉、挂渣、过烧等缺陷, 必须通过添加支撑结构来保证悬垂结构的顺利成型以及成型质量。设计了可控多孔支撑结构, 优化激光扫描方式, 将可控多孔支撑结构应用于成型悬垂结构, 为成型倾斜角度小悬垂结构提供了一种方法。顺利成型倾斜角度小的悬垂结构和复杂曲面, 减少挂渣等现象, 降低了粉末的消耗, 解决了倾斜角度小的悬垂结构无法成型的难题。

为了提高选区激光熔化(SLM)成型悬垂结构的质量，从调节成型方向和能量输入入手研究悬垂结构的计算机辅助工艺参数优化。以减小零件模型整体难成型悬垂面的面积为目标，以零件模型非成型方向的两个旋转角度为优化变量，建立成型方向的优化模型，并基于遗传算法实现优化模型参数的求解。通过遍历零件模型中的所有三角面片，建立倾斜角静态查找表，并在成型时查表实现能量输入的实时调节。实验结果表明，经成型方向优化，零件模型难成型悬垂面的面积从555.12 mm2减小为16.211 mm2，所需支撑数量明显减少；成型后所得零件无明显悬垂物和翘曲变形，成型质量明显改善。

悬垂结构是选区激光熔化成型存在的固有几何限制, 其容易导致成型件形状与尺寸精度变差。为了掌握悬垂面成型出现缺陷的原因, 在自主研发的选区激光熔化成型设备上, 采用316L不锈钢粉末, 进行了高速与低速条件下成型不同倾斜角度和不同扫描线长度的悬垂结构实验。结果表明, 倾斜角越小和扫描速度越小, 翘曲变形越严重, 理论分析了最小成型角度与可靠成型角度分别与高速扫描、低速扫描的实验结果吻合。高速扫描可成型具有最小成型角度的悬垂面, 而低速扫描下只能成型可靠成型角度的悬垂面。悬垂面沿着长线扫描方向更容易发生翘曲变形。通过对悬垂面进行局部成型参量控制, 可以明显改善成型质量。本研究从工艺与设计的角度为选区激光熔化技术成型悬垂面提供了依据, 并给出了初步解决方法。