间隙特征的成型是免组装机构直接成型的关键问题，为了提高间隙特征的可成型性，采用倾斜摆放方式减少间隙内部支撑。建立悬垂结构尺寸误差的数学模型并进行试验验证；采用激光选区熔化(SLM)成型了间隙尺寸为0.2 mm、一系列倾斜角度的间隙特征，研究成型厚度、倾斜角度和能量输入等工艺参数对间隙大小的影响；成型了免组装的折叠算盘。结果表明，在倾斜角度大于40°时，通过增大倾斜角度、减小成型厚度或者能量输入，间隙尺寸增大，实验结果与该数学模型相符合。当激光功率150 W、扫描速度为800 mm/s时，层厚为25 μm和35 μm的间隙大小分别为140 μm和120 μm。采用以上的工艺参数成型的折叠算盘可以实现预设计的动作，为机构的直接制造提供了一个可行的方法。

随着机械系统复杂性的不断增加，在现代结构理论模型的设计中，设计者需要统筹考虑结构新颖性、性能优良性和制造可行性，但传统的制造方式对设计约束很大。选区激光熔化（SLM）是快速制造中最有发展潜力的技术之一，在理论上可以实现任意复杂的计算机辅助设计（CAD）理论模型到金属功能件的直接制造。针对SLM自由制造的特点，结合华南理工大学在该技术方面的研究基础，研究了具有免组装、功能集成和轻量化特点的复杂金属功能件自由设计与直接制造的工艺，为航空航天、医疗、汽车等领域的产品创新设计与个性化制造提供参考。

为了自由设计并快速制造出机构，引入了免装配机构的概念，即采用数字化设计和装配并采用选区激光熔化(SLM)一次性直接成型、无需实际装配工序的机构。分析了机构直接成型的难点和不同摆放方式对间隙内部支撑的影响；并分析了倾斜摆放方式对间隙成型质量的影响。采用不同的扫描速度加工出不同倾斜角度的样块，测试其极限成型角；设计最小间隙为0.2 mm的曲柄滑块机构并采用水平摆放方式和倾斜摆放方式分别直接成型，验证了机械机构的SLM直接成型方法的可行性。结果表明，在150 W激光功率、600 mm/s扫描速度、0.035 mm铺粉厚度、0.12 mm扫描间距的工艺参数下，所直接成型的曲柄滑块机构可以实现预设计的动作。机械机构的直接快速成型方法使机构的形状和结构更加多样化，且无需装配工序，实现了机构的快速制造。