金屬3D打印作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術,,除了在航空航天,、汽車、國防等領域持續(xù)深入應用之外,,在小米,、三星、OPPO,、華為,、蘋果等廠商的帶動下,進一步打開消費應用市場,,不再只是“陽春白雪”,。另一方面,隨著國內廠商在產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的集中突破,,特別是以杰普特為代表的激光器廠商持續(xù)發(fā)力,,“國產化”已經成為3D打印產業(yè)的主基調。
全球3D打印市場進入高速增長期
根據增材制造研究公司(AMR,,前身為SmarTech Analysis)發(fā)布的《2023年增材制造零部件生產:全球市場數據與預測》報告,,預計到2032年,3D打印行業(yè)的規(guī)模將從2023年的188億美元(約合1346億人民幣)迅速擴大至1190億美元(約合8518億人民幣),,這其中金屬零件3D打印應用明顯快速增長,,且更加強調實際應用,而非僅限于原型設計或工具生產,。
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金屬打印技術的技術有很多,,比較主流的有直接金屬激光燒結(DMLS)、選擇性激光熔化(SLM),、電子束熔化(EBM)激光工程凈成型(LENS)等,,其中SLM打印性價比相對占優(yōu),,具備高致密度、高強度,、高精度,、高利用率的優(yōu)勢,同時成本相對EBM 和 LENS較低,,技術發(fā)展成熟,,是當前金屬 3D 打印主流的解決方案。
金屬增材制造產業(yè)鏈主要分為三個環(huán)節(jié):產業(yè)鏈上游市場的參與者為原材料,、核心硬件和輔助運營商提供金屬粉材,、絲材及配套軟件等。其中核心硬件主要由主板,、DLP光引擎、振鏡系統(tǒng),、激光器等構成,。
金屬打印用激光器經歷了幾個發(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出來,,采用更加集成、電光轉換率更高,、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,。
在金屬3D打印產業(yè)發(fā)展早期,激光器主要依賴于國外進口,,市場長期被國外廠商所壟斷,,主要原因在于國外廠商起步較早,激光器性能,、穩(wěn)定性等方面具有一定優(yōu)勢,。時至今日,這一現象已經徹底改觀,。近幾年國內光纖激光器廠商不僅在性能指標,、市場占比等方面實現了對國外廠商的反超,更是通過不斷“卷技術”,在一些應用領域定義技術標準,,例如杰普特在動力電池領域的“0毛刺”工藝等,。
在2024 TCT展會中,杰普特針對3D打印行業(yè)重磅推出新版500L/1000L激光器,,從核心光源入手帶來性能全面提升,,為下游用戶帶來更加穩(wěn)定、可靠的解決方案,,助力國內3D打印產業(yè)進一步提升,。
助力終端廠商破解關鍵難題
以目前市場最主流的選擇性激光熔化(SLM)金屬3D打印技術為例,其最核心的部件就是單模光纖激光器,。想要實現高精密金屬材料打印,,激光器必須具備緊湊設計、高光束質量,、高可靠性等特點,。不同于切割等減材加工,金屬3D打印技術隨著工件體積及復雜程度的提升,,往往需要激光器長時間連續(xù)工作,,且不能出現功率衰減,任何小的變動都會對最終打印質量帶來不利影響,。這也是金屬3D打印領域高品質激光器長期被國外廠商壟斷的原因,。
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△杰普特500L/1000L激光器
為了解決該領域關鍵難題,杰普特一直致力于用穩(wěn)定可靠的激光器及閉環(huán)模組和優(yōu)質的服務助力設備商性能提升及成本突破,。在2024 TCT展會中,,杰普特全新推出的500L/1000L激光器憑借更小的體積、更優(yōu)的光束質量,、更快的響應速度,、更高的功率穩(wěn)定性,必將成為設備廠商實現“國產替代”的最佳方案,。
相對于舊款,,杰普特新版500L/1000L激光器體積小約45%。其中,,500L激光器還可以根據客戶需求定制體積更小版本,,最高相對舊款產品可縮小70%以上,極大程度地滿足客戶小型化集成的需求,,符合當下行業(yè)“小型化”的主流趨勢,。
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另外,新款500L/1000L激光器通過優(yōu)化光路方案,,使其光束質量M2≤1.1,,確保了3D打印過程中的高精度,,輸出方式QBH/QCS可選,輸出光斑大小可定制,,可適應不同客戶需求,。
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為了提升響應速度,新款500L/1000L激光器通過更改電容和芯片提高模擬量響應速度,,調整電阻提高狀態(tài)信號的負載驅動能力,,狀態(tài)信號的負載電流更高,可驅動更大額定電流的繼電器,。市面上常見的連續(xù)光纖激光器模擬量控制出光響應時間大于500μs,,杰普特高配版機器模擬量響應時間在50μs附近,很大程度上壓縮了響應時間,,激光器也可實現在模擬量控制出光時的高頻調制,。
對于金屬3D打印最為關注的功率穩(wěn)定性,杰普特新款500L/1000L激光器具備實時功率反饋補償功能,,長期功率穩(wěn)定性≤±1%,,確保打印過程穩(wěn)定進行,減小故障率,。
基于以上特性,杰普特新款500L/1000L激光器已在齒科,、模具,、工業(yè)零件等領域批量使用,在客戶現場經受住了實際應用的嚴苛考驗,,加快3D打印領域“國產替代”進程,。
國家重點鼓勵發(fā)展,3D打印大有可為
日前,,國家發(fā)展和改革委員會產業(yè)司修訂發(fā)布《產業(yè)結構調整指導目錄(2024年本)》,,自2024年2月1日起施行,涉及3D打�,。ㄔ霾闹圃欤┓较蛉勘涣腥牍膭铑�,。
在《目錄(2024 年本)》智能制造大類中,明確提出鼓勵增材制造裝備和專用材料:金屬增材制造裝備及專用材料,,非金屬增材制造裝備及專用材料,,生物增材制造裝備及專用材料,激光器,、電子槍,、掃描振鏡等關鍵零部件,增材制造專用軟件,,增材制造綜合解決方案和生產服務,。
此外,,工信部等八部門近日聯(lián)合印發(fā)《關于加快傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級的指導意見》,提出到2027年,,我國傳統(tǒng)制造業(yè)高端化,、智能化、綠色化,、融合化發(fā)展水平明顯提升,。而3D打印技術的應用,正成為傳統(tǒng)制造業(yè)向智能制造轉型的關鍵之一,。據《中國增材制造產業(yè)發(fā)展現狀與趨勢展望》預計,,2023-2027年我國3D打印市場規(guī)模有望從400億增長至1000億。
本次“第十屆亞洲3D打印,、增材制造展覽會”上我們也可以清晰看出,,在國家系列政策的鼓勵之下,國內3D打印產業(yè)將邁入新的階段,,實現從量到質的飛躍,。在這其中,國內光纖激光器領域的不斷突破,,為我國3D打印領域國產替代,、降本增效、差異化競爭等都提供了強有力的保障,。
作為中國首家商用脈寬可調高功率光纖激光器生產制造商,,杰普特堅持“激光+”的定位, 深耕核心激光技術,,聚焦激光核心模塊,,圍繞消費電子、泛半導體,、新能源,、生物醫(yī)療、增材制造等重點領域,,可為客戶提供全品類,、各波段、不同模式的光纖激光,、固體激光,、超快激光等產品,激光精密焊接,、脆性材料精密加工,、半導體模組檢測及標刻、被動元器件,、FPC/PCB 打孔等專用設備技術解決方案,,為先進制造提供動力之源,。
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