身怀“灵巧成形”与“自由构筑”本领的先进制造设备——SLM金属3D打印机，近日现身“2025 Formnext Asia深圳国际3D打印和增材制造及精密成型”展会。这台小而精的设备能够像“织物工匠”般逐层堆积金属粉末，再以激光精确熔融成型，为复杂结构零件的快速制造与高性能应用提供了全新途径。3308维多利亚线路检测中心校聘副教授曹晓畅博士及其团队参与了此项目的核心开发工作。
图1 展会设备图片
该项目依托东莞理工学院与菲镭泰克激光技术有限公司共同成立的先进激光增材制造技术联合实验室，目标是为高端的设备制造和复杂轻量化的零件提供更多可行的解决方案，立项经费103万元。2024年年底，团队将一项“激光设备关键技术”成果进行了转让，成果转化金额100万元。曹晓畅老师说：“团队有多种类型的3D打印机的技术储备，十余名机械专业本科生和研究生参与其中，此次跟合作企业针对小型SLM金属3D打印项目的推进，使我们能够在复杂结构制造、轻量化设计以及优化打印环境等关键环节取得突破。受益于东莞理工学院专业研究生合理的实践培养计划，以及东莞市卓越工程师创新研究院的补贴政策，目前有两名研究生还在公司实验室继续进行实习实践，在完成课题的同时帮助企业技术积累，这对他们的解决复杂工程问题能力的培养起到了关键的作用。”
图2 东莞理工学院与菲镭泰克成立联合实验室
在高端装备和3C电子制造领域，企业长期面临着传统加工工艺周期长、复杂零件难以成形以及轻量化设计受限等痛点。经过一年多的联合攻坚，东莞理工学院师生及企业实验室的研发人员，最终成功研发出新一代的SLM3D打印设备。该设备不仅占地面积小，还能以更高的打印速度实现复杂零件的一体化制造，重点解决了传统工艺打印效率不足、结构设计受限以及成品精度不高等问题。
此外，SLM打印机能够进行跨领域应用赋能。除服务于航空航天、能源装备等高端制造领域外，设备还可拓展至医疗植入物、鞋模及3C电子产品结构件制造领域，实现“一机多用”的价值延伸，为新材料、新工艺的落地应用提供更广阔空间。
图3 SLM3D打印的智能手表边框
曹晓畅老师说：“目前团队已经形成“项目驱动+技术转化+学生参与”的产学研联动机制，可以助力人才培养与企业技术升级双向赋能。”通过企业与学院联合培养的形式分别培养了“机械结构优化设计”、“SLM3D打印扫描填充控制”以及“打印腔风场模拟仿真”三个方向的研究生。
负责对SLM3D打印机的结构进行优化设计的2023级研究生钟丰懋针对现有金属激光3D打印机的体型大，后处理困难等难题为突破口设计了一种集激光增材打印以及后处理为一体的选择性烧结激光打印机，该设计已经申请了一项发明专利并授权，并参加研究生创新成果展。
图4 选择性激光烧结打印机的专利和成果展示
2024级研究生陈荣坤在激光扫描填充路径控制领域勇于创新，依托企业资源，独立设计并编写了SLM金属3D打印的轴控与温控软件。该成果已申请并获得软件著作权，展现了科研创新与工程实践能力的结合。
图5 SLM3D打印机软件界面以及软著证书
2025级研究生徐鸿林“未入学即实践”，该同学在确认录取、尚未报到的4月份就以“社会人员”的身份进入合作企业实习。目前对SLM3D打印机的打印腔风场进行模拟仿真，研究利用CFD-DEM技术针对风场对SLM打印设备的风道结构设计进出口设计问题以及风场内存在不稳定气流区域形成的漩涡或滞流区易造成残留颗粒聚集或局部氧含量升高等问题，利用数值模拟为工程问题提供优化设计方案，降低迭代成本。目前已经完成多种风口的对比模拟分析，为SLM3D打印机内部设计提供有力的理论支撑。
图6 25级研究生在实验室对金属3D打印机进行工艺测试
图7 SLM3D打印机的风场模拟仿真结果
此外，实验室鼓励学生踊跃参与各类科技创新竞赛，让他们在动手实践中迸发创意与热情。通过竞赛体验和科研探索，学生不仅提升了自主学习与解决问题的能力，还培养了学生总结科技成果的能力。学生团队在前不久的全国三维数字化创新设计大赛精英联赛中获得省赛二等奖。
图8 全国三维数字化创新设计大赛精英联赛省级二等奖
（撰稿：陈荣坤、钟丰懋、徐鸿林；一审：曹晓畅；二审：付皓珺；三审：邓维伟）
