以激光选区熔化TC4构件为研究对象，研究了倾斜角对构件内部结构成形精度的影响。设计了具有不同倾斜孔道结构的TC4构件，采用优化后的参数打印成形。采用工业计算机断层成像设备观察样品的内部结构，并建立逆向三维模型，将其与设计模型导入PolyWorks软件中进行拟合和对比，从而检测该试样内部结构悬垂面的表面偏差程度和表面质量。结果表明，倾斜角对TC4构件内部结构的悬垂程度和表面质量具有很大影响：当倾斜角增大到50°左右时，激光选区熔化TC4成形件内部结构悬垂面的表面偏差程度明显变小，且打印质量明显提升；而当倾斜角继续增大时，激光选区熔化TC4成形件内部结构悬垂面的表面偏差程度明显变大，且打印质量明显下降。

研究不同的酚醛树脂加入量、不同粒径的石墨粉末以及包覆预处理次数对石墨成形件的抗弯强度和成形精度影响，分析其变化规律，揭示石墨增材制造成形机理。研究发现：石墨成形件的抗弯强度、成形误差随着酚醛树脂粉末加入量的增加而增大；与-325目、-200目和-150目相比，用-100目天然鳞片石墨粉末与酚醛树脂粉末按6∶4的质量比制备的混合粉末，其成形件的抗弯强度最佳，达到1.93 MPa；对石墨粉末进行包覆预处理，既有助于提高石墨成形件的力学性能，又可以降低粉末的导热系数，从而提高成形件的成形精度，当包覆次数为2时，其抗弯强度达到2.976 MPa，X、Y和Z方向的尺寸相对误差分别为8.42%、8.45%和13.05%。此外，快速制造出类金刚石结构的多孔石墨骨架，实现了强度与精度的协同。

为了进一步阐释激光弯曲成形以及边缘效应机理及其控制策略,基于ABAQUS有限元分析软件,建立了不锈钢-低碳钢-不锈钢层状复合板的激光热成形模型,对激光扫描过程中复合板的层间温度场与应力应变场进行了量化分析。研究发现:不锈钢与低碳钢导热性能的差异有利于弯曲角度的形成;造成边缘效应的主要原因是加热路径上温度及板内约束的非均匀化分布;重复加热的方式可以改善表面温度分布,提高成形精度。提出了4种新的扫描策略,最大可使表面温度的相对变化率降低36%,加热线上弯曲角的相对变化率降低51.8%,提高了成形精度,为工业化生产中复合板弯曲成形扫描策略的选择提供了参考。

通过不同的扫描策略激光选区熔化(SLM)成形了钛合金样件, 分析了扫描策略对成形精度的影响。结果表明, 成形件侧表面的粗糙度受扫描策略的影响较大, 单向和Z型扫描策略成形件平行于扫描方向的侧表面粗糙度小于垂直于扫描方向的; 螺旋线扫描策略成形件的整体翘曲偏差范围较小, 外形结构较精准; 三种扫描策略成形件的外形长宽尺寸比设计模型减小了1~2 mm, 而其他特征结构尺寸与设计模型相近。螺旋线扫描策略成形件的整体成形精度优于单向和Z型扫描策略。

天然鳞片石墨粉末成型工艺性不佳, 这极大地限制了其工程应用范围。在制备石墨/酚醛树脂混合粉末基础上, 利用选择性激光烧结成型技术快速制备了复杂石墨结构件。研究了不同的激光能量密度, 不同的分层厚度等对石墨成型件的抗弯强度和成形精度影响。研究发现, 增大激光能量密度或减小分层厚度有利于保证石墨原型件的结构完整性, 但过大的激光能量密度或过小的分层厚度会导致石墨原型件Z轴方向的几何特征变形失真。通过正交实验确定了最优工艺参数组合, 快速制备了多孔石墨骨架。

在激光热成形中工件除了产生期望的弯曲变形外，还会产生非期望变形。尽管在常规热成形中可以不予考虑，但对于成形精度要求较高的工件，这些成形误差不仅会影响工件的装配精度，也会严重影响工件的使用寿命。为了减小成形工件的非期望变形，探讨优化的成形工艺，在分析激光热成形中温度分布与不同位置冷态材料对加热区域约束力变化的基础上，揭示出非期望变形的产生机制，并提出两种新的扫描策略。研究结果表明，选用不同的扫描策略，板材的非期望变形量不同。因此，在实际的工业应用中，需要针对不同的成形要求，选用不同的激光扫描策略，以提高工件的成形精度。