本書系統地介紹了激光金屬增材制造技術及其應用，結合作者多年在激光增材制造領域的研究工作，主要圍繞激光選區熔化和激光定向能量沉積兩種代表性工藝技術，總結了目前激光金屬增材制造領域最受關注的前沿工藝技術、設計方法及應用。重點介紹了大尺寸激光選區熔化、激光金屬增減材復合制造、高反/難熔材料激光增材制造、多材料激光金屬粉床增材制造、復雜模具激光金屬增材組合制造、醫用材料激光金屬增材制造等方面的關鍵技術、最新研究進展與應用案例。此外，詳細介紹了增材制造工藝約束與結構設計方法和基于拓撲密度云/應力云的多孔結構設計方法，總結了功能性創新多孔結構的研究進展。最后，從材料創新、裝備創新、工藝創新等方面展望了激光金屬增材制造的技術前沿與發展趨勢。
本書可供機械工程、材料科學、光學工程、裝備制造、生物醫療等領域的科技工作者及相關領域的技術人員、高等院校師生及與其有關的技術工人閱讀和參考。
王迪，男，博士研究生，華南理工大學教授、博導，廣東科支計劃青年拔尖人才、廣州市珠江科技新星。主要研究方向為：金屬3D打印裝備開發、金屬增材制造控形/控性、智能結構增材制造、增材制造創新應用等。主持國家自然基金、軍工項目、省重大專項與應用型專項10多項；主持和參與國家標準、行業標準相關標準10多項；一作和通訊作者發表學術論文50多篇。
第1章激光金屬增材制造簡介001
1.1激光金屬增材制造技術定義與分類001
1.1.1技術定義001
1.1.2技術分類001
1.1.3技術原理與特點002
1.2激光金屬增材制造裝備與工藝簡介006
1.2.1裝備分類與代表性廠商006
1.2.2工藝特征011
1.3激光金屬增材制造材料種類與制備016
1.3.1金屬增材制造材料種類016
1.3.2金屬增材制造材料常見制備技術020
1.4激光金屬增材制造應用領域024
1.5激光增材制造領域專業術語（按照國家標準） 027
參考文獻028
第2章大尺寸激光選區熔化技術030
2.1大尺寸激光選區熔化技術背景030
2.2大尺寸激光選區熔化增材制造裝備與工藝031
2.2.1大尺寸激光選區熔化增材制造裝備發展現狀031
2.2.2大尺寸激光選區熔化增材制造工藝發展現狀032
2.3大尺寸激光選區熔化增材制造關鍵技術037
2.3.1多激光過程模擬037
2.3.2多激光循環風場設計040
2.3.3大尺寸零件應力優化046
2.3.4在線質量監控048
參考文獻049
第3章激光金屬增減材復合制造技術051
3.1激光金屬增減材復合制造技術簡介與分類051
3.2送粉式激光增減材復合制造原理與裝備054
3.2.1技術原理054
3.2.2裝備055
3.3激光增減材復合制造技術工藝059
3.3.1增材成形對減材加工的影響060
3.3.2減材加工對增材成形的影響062
3.3.3復合加工對成形精度的影響064
3.4送粉式激光增減材復合制造表面質量065
3.4.1表面粗糙度065
3.4.2表面顯微硬度067
3.4.3輪胎模具的高質量成形068
3.5未來的發展070
3.5.1面臨的關鍵問題070
3.5.2最新研究進展與發展方向071
參考文獻074
第4章高反/難熔材料激光增材制造技術076
4.1高反/難熔材料激光增材制造技術背景076
4.2高反材料激光增材制造079
4.2.1銅及銅合金激光增材制造079
4.2.2鋁及鋁合金激光增材制造083
4.2.3貴金屬激光增材制造088
4.2.4高反材料激光增材制造成形挑戰091
4.2.5提高材料激光吸收率方法093
4.3難熔材料激光增材制造096
4.3.1鎢及鎢合金激光增材制造096
4.3.2鉭激光增材制造098
4.3.3其他材料激光增材制造101
4.3.4難熔材料激光增材制造成形挑戰102
4.4未來的發展103
4.4.1高反材料增材制造應用前景103
4.4.2難熔材料增材制造應用前景105
參考文獻107
第5章多材料激光金屬粉床增材制造技術111
5.1多材料激光金屬粉床增材制造技術背景與意義111
5.2多材料金屬增材制造技術與裝備分類113
5.2.1基于鋪粉刮刀的方法114
5.2.2基于超聲波的方法115
5.2.3基于“鋪粉刮刀＋超聲”的方法116
5.2.4基于電子照相的方法118
5.3多材料激光金屬粉床增材制造材料類型與界面119
5.3.1典型多材料類型119
5.3.2界面微觀結構122
5.3.3常見界面缺陷125
5.3.4界面結合增強方法127
5.4多材料激光金屬粉床增材制造關鍵技術135
5.4.1多材料數據處理與準備135
5.4.2多材料過程模擬與熱力學建模138
5.4.3粉末污染與分離141
5.4.4生產效率提升141
5.5多材料激光金屬粉床增材制造潛在應用142
5.6未來的發展145
參考文獻147
第6章增材制造工藝約束與結構設計方法150
6.1增材制造工藝約束150
6.1.1切片離散約束150
6.1.2光斑大小約束151
6.1.3激光熔穿約束151
6.1.4設計模型分辨率約束152
6.2增材制造結構成形特征約束152
6.2.1薄壁結構152
6.2.2尖角約束153
6.2.3圓柱/方柱特征約束154
6.2.4跨度約束155
6.2.5傾角約束156
6.3拓撲優化設計157
6.3.1拓撲優化概念157
6.3.2拓撲優化設計的基本要素157
6.3.3拓撲優化設計方法157
6.3.4拓撲優化設計實例159
6.3.5多物理場拓撲優化161
6.4考慮制造約束的拓撲優化設計162
6.4.1考慮結構最小尺寸約束的拓撲優化方法162
6.4.2考慮孔洞封閉約束的拓撲優化方法162
6.4.3考慮自支撐約束的拓撲優化方法163
6.5未來的發展163
參考文獻163
第7章多孔結構設計方法及其成形性能165
7.1多孔結構設計方法165
7.1.1均勻多孔結構設計165
7.1.2隨機多孔結構設計170
7.1.3梯度多孔結構設計170
7.2多孔結構力學行為及各向異性行為177
7.2.1多孔結構力學行為177
7.2.2多孔結構各向異性行為180
7.2.3梯度多孔結構力學行為182
7.3多孔結構優化設計方法187
7.3.1基于拓撲密度云多孔結構優化設計187
7.3.2基于應力云多孔結構優化設計188
7.4功能性多孔結構192
7.4.1多孔結構熱學性能192
7.4.2多孔結構聲學性能193
7.4.3多孔結構磁學性能193
7.4.4多孔結構電磁屏蔽性能194
7.5未來的發展194
參考文獻194
第8章復雜模具激光金屬增材組合制造技術200
8.1復雜模具激光金屬增材組合制造技術背景200
8.2基于增材組合制造技術的復雜模具設計202
8.2.1隨形水路設計202
8.2.2自支撐水道模具設計207
8.2.3模具輕量化設計208
8.3模具鋼成形工藝209
8.3.1致密度210
8.3.2拉伸性能213
8.3.3硬度218
8.3.4梯度MS 工藝221
8.4復雜模具嫁接應用案例223
8.5未來的發展226
8.5.1面臨的關鍵問題226
8.5.2未來展望227
參考文獻227
第9章醫用材料激光金屬增材制造技術230
9.1醫用材料激光金屬增材制造技術背景230
9.2典型醫用金屬材料成形233
9.2.1鈦及鈦合金233
9.2.2鈷基合金246
9.2.3鎳鈦合金249
9.2.4可降解金屬252
9.3醫用材料激光金屬增材制造典型應用258
9.3.1骨科應用258
9.3.2口腔科263
9.3.3手術導板265
9.3.4血管支架266
9.4未來的發展267
參考文獻268
第10章激光金屬增材制造技術前沿與發展趨勢271
10.1激光金屬增材制造技術材料創新271
10.1.1生物可降解金屬材料271
10.1.2多材料激光增材制造274
10.1.3非晶合金275
10.1.4高熵合金277
10.2激光金屬增材制造技術裝備279
10.2.1大面積脈沖激光粉末床熔化279
10.2.2多能量場輔助增材制造279
10.2.3無支撐金屬增材制造285
10.2.4Micro-SLM 287
10.3在線監測與過程控制290
10.3.1監測技術原理及分類291
10.3.2在線監測信號源291
10.3.3在線監控策略296
10.4智能工廠298
10.5智能結構設計與增材制造300
10.6無透鏡光學掃描系統304
10.7多軸飛行打印306
參考文獻306
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