金屬材料的增材制造（3D打?。┕に囋诤娇铡⒑教?、航海、車(chē)輛、模具制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域的需求巨大。目前，應(yīng)用于金屬增材制造工藝的熱源有激光束、電子束、微束等離子三大高能束及燒結(jié)熱輸入等，其中的激光束是金屬增材制造領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的高能束熱源。與電子束、微束等離子熱源相比，激光束具有光斑細(xì)、成本低、可定向作用到指定材料位置等優(yōu)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)金屬材料的瞬間熔凝，滿(mǎn)足熔道搭接和零件成形的要求。
激光3D打印使用的激光器有光纖激光器、半導(dǎo)體激光器、Nd:YAG激光器和CO2激光器。不同材料對(duì)不同波長(zhǎng)的激光吸收不同。通常，打印聚合物以CO2激光器為主，而金屬粉末的3D打印主要使用光纖激光器。根據(jù)加工方式的不同，激光增材制造可分為選擇性激光燒結(jié)、選擇性激光熔化、直接金屬激光燒結(jié)、激光粉末沉積、直接金屬沉積等等。其中，選擇性激光熔化（SLM）是目前使用最廣泛的金屬激光3D打印技術(shù)之一。選擇性激光熔化（SLM）打印設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。打印之前，要先對(duì)3D模型進(jìn)行分層處理，然后確定掃描軌跡。第一步，用刮刀均勻地刮過(guò)工作臺(tái)，在上面鋪一層粉末；第二步，用激光在這層粉末上掃描特定軌跡讓其熔化，實(shí)現(xiàn)一層的打??；第三步，將工作臺(tái)往下移動(dòng)一層，然后循環(huán)上述操作，使打印層從下往上堆疊起來(lái)，這樣就形成了所要打印的3D零件。為了防止氧化，整個(gè)過(guò)程要對(duì)工作艙抽除空氣并充入惰性氣體。激光3D打印對(duì)激光器的需求主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一方面是功率與功率穩(wěn)定性，另一方面是光束質(zhì)量及光斑大小。3D打印成形過(guò)程主要靠的是激光的熱效應(yīng)，激光強(qiáng)度必須超過(guò)一定的能量閾值才能使材料熔化，因此更關(guān)注激光器平均輸出功率，對(duì)于激光器的脈沖模式不敏感，因此通常使用連續(xù)光纖激光器，功率大致分布在100W~1000W之間。模型越大，層數(shù)越多，打印時(shí)間越長(zhǎng)。一般持續(xù)時(shí)間在幾個(gè)小時(shí)到幾十個(gè)小時(shí)。所以，對(duì)于激光器長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行提出了很高的要求。如果溫度偏高，金屬粉末可能會(huì)過(guò)燒、甚至?xí)?dǎo)致其他已成形的部分重熔；溫度偏低，金屬粉末熔化不徹底，粘合力不夠，成形構(gòu)件形狀就可能保持不住。因此，激光器的功率穩(wěn)定性對(duì)于打印質(zhì)量至關(guān)重要。光束質(zhì)量和光斑大小體現(xiàn)打印精度的關(guān)鍵參數(shù)之一。3D打印是通過(guò)激光束掃描成形的，激光的光斑越小，掃描的精度就越高，打印出來(lái)的模型分辨率就越高，肉眼可見(jiàn)的就是打印件表面越細(xì)膩。光束質(zhì)量通常以BPP或M2來(lái)表征，M2越接近1，表明光束質(zhì)量越好，激光能量越集中，對(duì)周?chē)臒嵊绊懺叫?；同時(shí)，光束質(zhì)量越好，對(duì)應(yīng)的發(fā)散角度越小，聚焦出來(lái)的光斑也會(huì)相應(yīng)更小。光惠激光與美光速造在3D打印領(lǐng)域的探索
光惠激光（GW Laser Tech）作為全球高亮度光纖激光器領(lǐng)先者，隨著3D打印技術(shù)的興起，也在這一應(yīng)用領(lǐng)域積極探索，推出了針對(duì)3D打印應(yīng)用的500W單模10μm/14μm連續(xù)光纖激光器，面向醫(yī)療器械、汽車(chē)零部件、航空航天等領(lǐng)域。其中，10μm和14μm不同芯徑大小決定了光斑大小，主要影響激光功率密度，即單位面積的光能量大小，同等功率條件下，光斑尺寸越小，激光功率密度越大，高功率密度光斑適宜打印高熔點(diǎn)或者高反射的金屬粉末。? 超薄、輕量化設(shè)計(jì)，19寸1.5U高度設(shè)計(jì)，重量＜20kg，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕，賦予無(wú)與倫比的集成便利性和靈活多用性。? 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用密閉設(shè)計(jì)，針對(duì)3D打印使用環(huán)境，大幅度提高激光器整體的可靠性，IP65防護(hù)等級(jí)，可持續(xù)在高溫、高濕、高粉塵等惡劣環(huán)境中運(yùn)行。? 最大功率500W，足可以成形奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鈦合金、鎳基高溫合金、鋁合金、鎂合金等常用金屬材料。? 功率穩(wěn)定性好，每小時(shí)波動(dòng)＜0.5%，保證超長(zhǎng)時(shí)間打印的工藝一致性。? 光束質(zhì)量好，M2<1.1，單模10/14μm光纖輸出，輸出光斑小，打印精度高。美光速造（FastForm）是一家專(zhuān)門(mén)研究與開(kāi)發(fā)3D打印技術(shù)及裝備的企業(yè)，能夠提供頂尖的快速成型服務(wù)與配套解決方案?，F(xiàn)已與光惠激光建立了深入合作，未來(lái)將在航空航天、汽車(chē)模型、生物醫(yī)療等領(lǐng)域關(guān)鍵零部件進(jìn)行3D打印試驗(yàn)及研究。推出FF-M140單激光產(chǎn)品，F(xiàn)F-M150教學(xué)專(zhuān)用機(jī)型，F(xiàn)F-M180D雙激光口腔專(zhuān)用機(jī)型，F(xiàn)F-M300H 1000W高功率激光工業(yè)機(jī)型，F(xiàn)F-M500雙激光機(jī)型，F(xiàn)F-M800四激光產(chǎn)品，并全部實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，支持定制國(guó)產(chǎn)化方案。自主開(kāi)發(fā)多激光切片和路徑生成軟件FastLayer。設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制，無(wú)人值守操作。▲ 美光速造FF-M180D雙激光金屬3D打印機(jī)該產(chǎn)品具有如下顯著優(yōu)勢(shì)：? 自主開(kāi)發(fā)軟件，一鍵完成自動(dòng)切片與路徑規(guī)劃。? 自帶攝像頭，可遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)控制、無(wú)人值守操作。? 設(shè)備采用一體化焊接結(jié)構(gòu)，穩(wěn)定性強(qiáng)，安裝方便▲ 美光速造FF-M180D配合光惠500W激光器3D打印產(chǎn)品3D打印產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展前景
目前，3D打印已經(jīng)進(jìn)入了快速成型的時(shí)代，根據(jù)中商產(chǎn)業(yè)研究院的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2021年下游應(yīng)用領(lǐng)域中機(jī)械行業(yè)占比最多，達(dá)17.5%，其次為消費(fèi)電子（16.6%）和汽車(chē)（16.1%）。隨著消費(fèi)電子和汽車(chē)工業(yè)的快速發(fā)展，未來(lái)3D打印在這兩個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑦M(jìn)一步擴(kuò)大。在產(chǎn)業(yè)規(guī)模方面，按照中投網(wǎng)的預(yù)計(jì)：2021-2025年3D打印的年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為26.59%，2025年將達(dá)到701億元。3D打印涵蓋設(shè)備、材料以及服務(wù)三個(gè)方面，其中打印設(shè)備占大頭。根據(jù)CCID發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2020年中國(guó)3D打印設(shè)備產(chǎn)業(yè)規(guī)模92.54億元，占比最高。目前3D打印設(shè)備的價(jià)格還相對(duì)較高，一方面源于國(guó)外的專(zhuān)利和壟斷，另一方面是因?yàn)槲覈?guó)3D產(chǎn)業(yè)起步晚，需求量少，自主化程度低。隨著我國(guó)高端制造業(yè)的升級(jí)發(fā)展、技術(shù)的發(fā)展和成本的下降，未來(lái)我國(guó)3D打印行業(yè)將會(huì)呈現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化程度越來(lái)越高的趨勢(shì)。設(shè)備制造商之間的緊密合作對(duì)推動(dòng)3D打印技術(shù)的規(guī)?；l(fā)展至關(guān)重要。光惠激光不僅專(zhuān)注激光產(chǎn)品技術(shù)的研究和創(chuàng)新，同時(shí)在激光加工工藝領(lǐng)域不斷探索，并致力于幫助客戶(hù)解決應(yīng)用上的難題。美光速造作為一家國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的3D打印設(shè)備廠(chǎng)商，熟悉3D打印的各個(gè)環(huán)節(jié)，同時(shí)具有經(jīng)驗(yàn)豐富的咨詢(xún)顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)，為客戶(hù)提供專(zhuān)業(yè)的3D打印領(lǐng)域的高端產(chǎn)品。未來(lái)，光惠激光將攜手美光速造一起推動(dòng)激光3D打印技術(shù)在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用和發(fā)展，助力產(chǎn)業(yè)升級(jí)。
相關(guān)文章
熱門(mén)資訊
精彩導(dǎo)讀
關(guān)注我們
