具有高沉积效率的定向能量沉积技术是金属增材制造领域的重要部分,也是金属增材制造大型化的主要发展方向之一。本文通过等离子定向能量沉积和激光定向能量沉积两种方式进行316L不锈钢定向能量沉积增材制造研究,对两种热源定向能量沉积工艺的工艺特性、性能特点进行研究,对定向能量沉积工艺、性能统一性进行总结,主要研究内容与成果如下:首先,针对激光定向能量沉积进行工艺对熔道尺寸影响的研究。揭示了激光功率、扫描速度、送粉量对单熔道成形的影响。通过响应曲面法获取了显著可靠的层宽、层高回归方程;研究了工艺参数对熔道尺寸的交互影响,通过响应曲面揭示了不同参数对尺寸影响的交互作用与变化趋势。送粉量决定了熔道尺寸的变化区间,随着送粉量的降低,激光功率、扫描速度交互作用对熔道宽度的影响程度加深;随着激光功率的降低,层高受扫描速度影响变化的程度减小;送粉量对层高影响程度加深。然后通过MATLAB构建工艺、尺寸预测神经网络模型。通过试验验证、对比正向尺寸预测BP神经网络模型与回归方程的预测性能,其中人工神经网络模型具有更高预测精度与稳定性。构建通过设计尺寸预测工艺的反向预测模型,但检验精度较差,通过正反联合预测提高工艺预测精度,将工艺预测误差率降低到10%以下,实现工艺数据库的快速建立。针对两种工艺成形特性展开研究分析和总结。激光定向能量沉积平均粉末利用率36.3%,而等离子定向能量沉积平均粉末利用率达到73.1%。两种热源的试样致密度均到达98%以上。通过力学性能测试,发现两种工艺力学性能均达到了锻件水平,均存在明显各向异性。垂直沉积方向试样拉伸性能最佳。显微硬度的变化规律具有统一性,在竖直方向上硬度变化趋势为两端高,中间低;在水平方向上变化趋势为两端低,中间高。