3DM顛覆性SLS量子級(jí)聯(lián)激光3D打印技術(shù),，波長(zhǎng)可動(dòng)態(tài)調(diào)諧

2023年10月23日,，南極熊獲悉,，來自以色列的初創(chuàng)公司3DM 開發(fā)了一種新的激光粉末床融合技術(shù)（SLS）,，并在近期發(fā)布第一款產(chǎn)品,。據(jù)悉,，這家成立于 2016 年的年輕公司所開發(fā)的新技術(shù)將開辟新材料的可能性,。

3DM 的量子級(jí)聯(lián)激光器

3DM 在 SLS 領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出的是量子級(jí)聯(lián)激光器 (QCL)。QCL 由 3DM 創(chuàng)始人 Daniel Majer（激光和半導(dǎo)體電光技術(shù)專家）開發(fā),，它是一種半導(dǎo)體激光器,，其高能光束可以調(diào)諧到中紅外光譜內(nèi)的特定波長(zhǎng)。實(shí)際上,，這意味著 3D打印激光器可以通過編程來匹配幾乎任何熱塑性材料的特定熔化特性,，這為打印新型粉末塑料材料開辟了巨大的潛力。激光的熔化精度和強(qiáng)度也有助于材料分子粘合在一起,，從而使零件具有增強(qiáng)的機(jī)械和各向同性性能,。

開發(fā)可與特定熱塑性塑料的能量吸收特性相匹配的激光器的方法不同于大多數(shù)現(xiàn)有的 SLS 技術(shù)。這些技術(shù)往往依賴于效率較低的激光器,，它只能處理小范圍的材料,，以及含有用于改善能量吸收的添加劑的材料。這種額外的開發(fā)和工作可能會(huì)增加 SLS 技術(shù)和消耗品的成本,，并限制熱塑性塑料的可行范圍,。QCL 技術(shù)通過使用激光以最有效的方式熔化特定材料,，從而克服了這些障礙。3DM的QCL技術(shù)已成功用于打印所有類型的SLS材料,，包括PA,、PP和TPU，理論上可以與任何粉末狀熱塑性材料一起使用,。

除了可變波長(zhǎng)之外,，量子級(jí)聯(lián)激光器還帶來其他好處。激光器很小,，只有一粒米那么大,，而且價(jià)格非常實(shí)惠。根據(jù) 3DM 的說法,，每個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)激光器的成本僅為數(shù)十美元,。因此，3DM 能夠開發(fā)出一種光束頭系統(tǒng),，可以經(jīng)濟(jì)高效地安裝多達(dá)六個(gè)激光器,，這些激光器可以同時(shí)工作以實(shí)現(xiàn)更快的打印速度（這些光束頭本身可以組合以獲得更大的可擴(kuò)展性）。該激光器還擁有比 CO2 激光器更高的精度,，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的分辨率,。

△每個(gè)激光器被分割成許多激光組件，之后每個(gè)組件都經(jīng)過仔細(xì)檢查和測(cè)試,，并與準(zhǔn)直透鏡和驅(qū)動(dòng)器一起組裝在冷卻設(shè)備上,。一旦組裝完畢，這些組件就形成了“激光模塊”,。

3DM 首席執(zhí)行官 Ido Eylon總結(jié)了 3DM 激光創(chuàng)新的主要優(yōu)勢(shì)：“QCL 技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)在于塑料材料的熔化效率,。這帶來了四個(gè)主要好處：材料的多樣性、高分辨率和表面光潔度,、增強(qiáng)的機(jī)械性能和各向同性,、以及打印速度和生產(chǎn)率。除了這些優(yōu)勢(shì)之外,，預(yù)期的價(jià)格點(diǎn)還具有成本效益,，而且該系統(tǒng)是一個(gè)開放平臺(tái)，允許制造商使用多種材料,，并保持較低的運(yùn)行成本,。”

3DM新品

在2023年的5月份,，3DM公司正在準(zhǔn)備兩款工業(yè)級(jí) 3D 打印機(jī)的產(chǎn)品化：一款配備單激光模塊的緊湊型專業(yè)系統(tǒng),，以及一臺(tái)配備四激光配置的大型機(jī)器。前者將首先推出,，對(duì)于尋求小規(guī)模生產(chǎn)和較低進(jìn)入成本的采用者來說是理想的選擇,，而后者則專為工業(yè)高吞吐量應(yīng)用而設(shè)計(jì),。最終，該公司最感興趣的是工業(yè)系列生產(chǎn),。

△四個(gè)不同的激光模塊與其他光學(xué)元件一起組裝到一個(gè)外殼中,，這些光學(xué)元件將所有激光組合成一束高質(zhì)量、高功率的光束——又名光束頭（如圖所示）,，在粉末上產(chǎn)生熔化的激光點(diǎn),。

自 5 月份以來，3DM 在發(fā)布第一個(gè)系統(tǒng)方面取得了穩(wěn)步進(jìn)展,。Eylon 表示：“我們進(jìn)一步穩(wěn)定了光束頭，并對(duì)其進(jìn)行了其他改進(jìn),，并將一個(gè)光束頭運(yùn)送給戰(zhàn)略合作伙伴,，供他們?cè)谧约旱脑O(shè)備和設(shè)施上進(jìn)行測(cè)試。我們非常期待這次合作,，因?yàn)檫@將是 3DM 技術(shù)首次在客戶現(xiàn)場(chǎng)和生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試,。此外，我們期望通過本次活動(dòng)獲得大量關(guān)于增材制造生產(chǎn)應(yīng)用的非常有價(jià)值的知識(shí)和信息,。我們將把這些見解用于未來的產(chǎn)品,，使它們更適合生產(chǎn)應(yīng)用�,！�

3DM公司還擴(kuò)大了與其戰(zhàn)略制造合作伙伴的協(xié)議,，以生產(chǎn)其單光束激光頭。通過這項(xiàng)最新協(xié)議,，3DM 將在 2024 年初收到其第一個(gè)原型系統(tǒng),。Eylon 補(bǔ)充道：“我們預(yù)計(jì)明年初推出產(chǎn)品，由于巨大的市場(chǎng)興趣,，我們已開始接受選定的潛在客戶的預(yù)訂以確保他們?cè)陉?duì)列中的位置,。”接下來,，3DM 還計(jì)劃推出輔助產(chǎn)品來補(bǔ)充其激光粉末床融合系統(tǒng),，包括自動(dòng)化和后處理設(shè)備以及材料。

△單光束激光頭整體圖

與服務(wù)合作

Eylon 透露,，3DM 無意成為零部件生產(chǎn)商,。相反，該公司將主要作為增材制造硬件供應(yīng)商運(yùn)營(yíng),，盡管它也將自己視為應(yīng)用開發(fā)顧問,，因?yàn)樗鼘⑴c客戶和最終用戶密切合作，為其激光粉末床融合平臺(tái)開發(fā)材料和應(yīng)用,。

對(duì)于希望最終將 3DM 解決方案集成到其生產(chǎn)組合中的服務(wù),，Eylon 建議加入該公司的戰(zhàn)略合作伙伴計(jì)劃并預(yù)訂其單束頭機(jī)器,。他說：“由于第一批生產(chǎn)的單位數(shù)量有限，而且我們對(duì)這些單位的需求量很大,，我們鼓勵(lì)想要保持在技術(shù)前沿的制造商與我們合作,，加入戰(zhàn)略合作伙伴計(jì)劃，了解潛力為他們的具體情況提供福利,，并下訂單以確保明年的設(shè)備,。”

自今年早些時(shí)候走向市場(chǎng)以來,，3DM 及其獨(dú)特的產(chǎn)品已經(jīng)引起了許多行業(yè)的興趣,，包括消費(fèi)品、醫(yī)療,、汽車和國(guó)防,。增材制造服務(wù)也表現(xiàn)出了濃厚的興趣，毫無疑問,，該公司不僅承諾提供更廣泛的材料范圍,，而且還提供更高質(zhì)量的零件、更快的生產(chǎn)速度和更具成本效益的 3D 打印,。該公司對(duì)高產(chǎn)量生產(chǎn)（零件數(shù)量達(dá)到數(shù)十萬個(gè)）的關(guān)注也是其市場(chǎng)定位的關(guān)鍵,。

3DM 已經(jīng)與許多最終用戶合作開發(fā)應(yīng)用程序、材料并微調(diào)其 3D 打印技術(shù),。Eylon 解釋道：“我們不斷與最終用戶合作,，并重視他們的反饋。我們計(jì)劃實(shí)施主要與輸出質(zhì)量相關(guān)的更改,，然后是與用戶體驗(yàn)相關(guān)的更改,。我們的目標(biāo)是制造增材制造生產(chǎn)系統(tǒng)，挑戰(zhàn)巨大但令人興奮,�,！�

據(jù)報(bào)道，在應(yīng)用方面,，3DM公司最渴望探索需要特定材料的用例,，以便利用 QCL 系統(tǒng)的可調(diào)諧波長(zhǎng)。Eylon 說：“最令人興奮的機(jī)會(huì)是那些需要特定聚合物來實(shí)現(xiàn)其特定應(yīng)用的最終用戶,。我們有一些保密的例子,，并且一直在尋找更多�,！�