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3D打印用主流激光器的種類及特點

3D打印動態(tài)
2018
12/12
13:30
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3D打印機是一種集成度很高的現(xiàn)代設備,從激光,、振鏡到控制,,打印機似乎籠罩著一層神秘面紗,而這其中的激光,,更是妙不可言,。激光猶如火把,是實現(xiàn)層層制造的能量源泉,,也是最為精密的核心器件,。

3D打印用主流激光器的種類包括紫外激光器、光纖激光器以及CO2激光器,,YAG激光器也曾被使用,,3D打印機會根據(jù)成型材料的不同匹配不同的激光器,。然而激光器制造作為一個獨立的產(chǎn)業(yè),其不斷的發(fā)展使它們與3D打印工藝的匹配也發(fā)生了很大變化,。

光固化用紫外激光器有很多類型,,如早期的氦鎘激光器(波長325nm,功率15-50mw)或氬離子激光器(波長351-365nm,,功率100-500mw),,這些激光器曾應用在初期的SLA設備上,激光束光斑大小為0.05-3mm,。目前光固化普遍使用固體紫外激光器,,輸出波長可以穩(wěn)定為355nm,輸出功率接近800mw且可調(diào),壽命明顯增長,,只需要更換激光二極管就可繼續(xù)使用,。

紫外激光器


光固化過程

激光燒結(jié)技術采用的是二氧化碳激光器,輸出波長為10.6μm,,功率可從幾瓦到幾萬瓦,,光束質(zhì)量極高,常被用來加工非金屬材料(對該波長具有很高的吸收率),。在激光燒結(jié)技術中,,CO2激光器的功率選擇幾十瓦即可,光斑直徑在0.4-0.5mm左右,,可用來燒結(jié)尼龍,、覆膜砂、陶瓷以及PS粉末等非金屬材料,。此外,,早期的LOM也是采用CO2激光器進行輪廓切割。

CO2激光器


燒結(jié)過程

金屬打印用激光器經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段,,主要有CO2激光器,、YAG激光器以及光纖激光器。CO2激光器的本身輸出波長很長,,金屬材料的吸收率較低,,因此早期金屬打印用的CO2激光器功率動輒幾千瓦。YAG激光器能夠輸出1.06μm的波長,,與金屬的偶合效率高,、加工性能良好,一臺800W YAG激光器的有效功率相當于3KW CO2激光功率,。后來隨著光纖激光逐步被推向商業(yè)市場,,YAG激光的弊端便不斷顯現(xiàn)出來,采用更加集成、電光轉(zhuǎn)換率更高,、性能更穩(wěn)定的光纖激光便成為金屬打印發(fā)展的一大趨勢,。

光纖激光器


激光熔化金屬粉末過程

目前,雖仍有較少YAG激光器用于金屬打印,,但絕對多數(shù)已被光纖激光占據(jù)市場,。SLM用光纖激光輸出波長通常為1.07μm,峰值功率有200w,、400w,、500w、1000w等幾個級別,,掃描光斑一般為80-150μm以內(nèi),。

來源: 3D打印技術參考


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