选择性激光熔化(Selective Laser Melting,SLM)是近年迅速发展起来的一种增材制造技术,它能够直接成形具有复杂结构且致密度超过99%的金属工件,具有广泛的应用前景。在SLM加工过程中,由于存在剧烈的温度梯度变化,容易产生残余应力的累积,导致工件在打印过程中产生翘曲和变形。特别是加工具有悬臂结构的工件时,通常需要添加足够的临时支撑来保证悬臂结构的加工成形,但临时支撑的打印增加了制造成本,而且复杂工件内部的支撑难以去除,限制了这项技术的实用性与适用性。本文首先研究了扫描速度、激光功率、扫描间距对于熔道成形质量的影响,分析了在低扫描速度和低功率的参数下熔道出现类似于Plateau-Rayleigh不稳态的原因,并依据这一现象提出了加工过程中存在类似于晶体生长的假设;之后依据晶体生长假设,首次发现了一种能够在粉床上直接成形的水平枝状结构,并研究了这种结构的成形原理和特性;最后研究了在水平枝状结构上成形悬臂结构的加工参数,并对SLM悬臂结构的加工工艺进行了优化。实验结果表明,在粉床上直接成形会产生严重飞溅现象,对此,本文采用了离焦高斯型激光光束、增大加工光斑的方法,这种方法可以在保证激光功率不变的情况下降低光斑能量密度、扩大加热区域,能有效减少打印过程中的飞溅现象。在激光功率40W、扫描速度0.1m/s和增大激光光斑至90-100μm的扫描参数下,在粉床上直接打印出了水平枝状结构,与常规SLM成形的结构有明显的不同,枝状结构的纹理近似垂直于扫描方向。这种水平枝状结构具有良好的机械强度,可应用于无临时支撑悬臂结构的第一层加工,但成形过程中容易产生残余应力的积累,导致工件翘曲。实验中采用逐步提高线功率密度的加工方法加工悬臂结构,随着过渡层的增加,悬臂结构的强度逐渐增加,最终转入常规打印程序、完成悬臂结构的无支撑直接打印。水平枝状结构为大跨度悬臂结构的无支撑打印提供了一种新的加工方法。