光惠激光3D打印專用激光器

南極熊導(dǎo)讀：《2021年50家3D打印企業(yè)年營收過1億元,，全國超200億》一文發(fā)布后，引起強烈的反響,。中國的3D打印正在不斷發(fā)展,，在消費級、光固化,、金屬等領(lǐng)域高速增長,。但是，我們在這個產(chǎn)業(yè)鏈當中,，也有薄弱環(huán)節(jié),，容易被“卡脖子”，特別是在一部分核心元器件上,，更是普遍依賴進口,。于是，南極熊推出《國產(chǎn)3D打印核心元器件》特別專欄文章,，并整理收錄進入全球3D打印產(chǎn)品庫https://product.nanjixiong.com/,，希望助力國產(chǎn)核心元器件的普及，利用工業(yè)應(yīng)用的力量去反推技術(shù)的進步,。

光惠激光3D打印專用激光器

作者：光惠激光應(yīng)用工程師·顧佳星

金屬材料的增材制造（3D打�,。┕に囋诤娇�,、航天、航海,、車輛,、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、成本低,、可定向作用到指定材料位置等優(yōu)點,，可實現(xiàn)金屬材料的瞬間熔凝，滿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,。不同材料對不同波長的激光吸收不同,。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,。

激光3D打印對激光器的需求
激光3D打印對激光器的需求主要體現(xiàn)在兩個方面：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,。
（1）功率與功率穩(wěn)定性
3D打印成形過程主要靠的是激光的熱效應(yīng),，激光強度必須超過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，打印時間越長,。一般持續(xù)時間在幾個小時到幾十個小時,。所以，對于激光器長時間穩(wěn)定運行提出了很高的要求,。如果溫度偏高,，金屬粉末可能會過燒,、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)定性對于打印質(zhì)量至關(guān)重要。
（2）光束質(zhì)量及光斑大小
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,，打印出來的模型分辨率就越高,，肉眼可見的就是打印件表面越細膩,。
光束質(zhì)量通常以BPP或M2來表征,，M2越接近1，表明光束質(zhì)量越好,，激光能量越集中,，對周圍的熱影響越小,；同時,，光束質(zhì)量越好，對應(yīng)的發(fā)散角度越小,，聚焦出來的光斑也會相應(yīng)更小,。

光惠激光3D打印專用光纖激光器
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或者高反射的金屬粉末,。

▲ 光惠激光500W單模10μm光纖激光器

產(chǎn)品主要優(yōu)勢：
➢超薄,、輕量化設(shè)計，19寸1.5U高度設(shè)計,，重量＜20kg,，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小,、重量輕,，賦予無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,，針對3D打印使用環(huán)境,，大幅度提高激光器整體的可靠性，IP65防護等級,，可持續(xù)在高溫,、高濕、高粉塵等惡劣環(huán)境中運行,。
➢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，每小時波動＜1%,，保證超長時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,。

主要技術(shù)指標：

	輸出功率（瓦）	500W
	工作模式	連續(xù)輸出/脈沖輸出/自設(shè)脈沖模式
	輸出功率調(diào)節(jié)范圍（%）	1-100%
	輸出激光波長（納米）	1070 ± 10 nm
	輸出光斑質(zhì)量	M2≤ 1.1
	功率穩(wěn)定性	< 1%（水溫在25 ± 1 °C）
	最大調(diào)制頻率	50kHz
	激光響應(yīng)時間	< 10us
	指示激光波長（納米）	650 nm
	指示光功率 可調(diào)范圍（毫瓦）	0.5-1
接口		QBH/QCS
傳輸光纜纖芯直徑和長度		10μm/5m（其他可定制）
	輸入電壓	220VAC/50Hz/60Hz
	電力消耗	<= 2.5 kW
	尺寸	536 x 482 x 66 [mm] (L×W×H)
	重量	20[kg]

實際測試數(shù)據(jù)：

▲光學(xué)特性

▲光斑

▲M2因子

▲輸出光譜

3D打印可以加工傳統(tǒng)方法難以制造的零件,，節(jié)省原材料，是一種劃時代的制造方式,。光惠激光的3D打印專用激光器憑借著優(yōu)異的光束質(zhì)量的輸出穩(wěn)定性,，在工業(yè)設(shè)計、教育等消費級市場已有廣泛應(yīng)用,，并已逐步用于航空航天,、汽車制造、醫(yī)療等高端工業(yè)領(lǐng)域。未來,，光惠激光將在3D打印領(lǐng)域持續(xù)發(fā)力,，通過自主創(chuàng)新，進行產(chǎn)品迭代升級,，不斷為客戶提供優(yōu)質(zhì)的光纖激光器,、以及強有力的技術(shù)支持。