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【百分零部件網 產品新聞】隨著制造業(yè)不斷向智能化方向邁進，3D打印作為一種革命性的增材制造技術，正在逐漸改變著傳統生產方式。也正因為其技術的逐漸成熟和成本的降低，金屬3D打印正越來越多地被應用于實際生產中，尤其是在航空航天、汽車制造、醫(yī)療器械等領域，3D打印的各種定制化的金屬零部件正日益普遍。
激光選區(qū)熔化金屬3D打印
金屬3D打印，是以金屬粉末/絲材為原料，以高能束(激光束/電子束/電弧/等離子束等)作為能量源，配合適當的軟件與數控系統，將材料逐層熔化堆積，最終制造出高性能的金屬構件的加工方式。
激光器作為實現金屬3D打印的一種能量源，有多種技術能通過激光實現金屬3D打印，比如激光選區(qū)熔化(SLM)、直接金屬激光燒結(DMLS)、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，同時成本相對較低，技術發(fā)展成熟，是當前金屬3D打印主流的解決方案。
激光選區(qū)熔化(SLM，Selective laser melting)主要適用于金屬粉末材料的3D打印，它按照三維CAD切片模型中規(guī)劃好的路徑，利用激光束在金屬粉末床層進行逐層掃描，掃描過的金屬粉末經過熔化、凝固達到冶金結合，最終獲得模型所設計的金屬零件。
SLM中國產激光器面臨的痛點
激光器作為3D打印上游的核心部件，其性能直接影響著最終產品的打印效果。
在激光選區(qū)熔化裝備中，最核心的部件就是單模光纖激光器。要想實現金屬零部件整體性能一致的高精度打印，激光器的性能必須能夠在長工作時間內保持穩(wěn)定，這包括激光器的輸出功率、光束質量、可靠性等指標；因為3D打印的工件往往結構復雜，體積也可能較大，往往需要多臺激光器長時間連續(xù)工作，任何微小的功率衰減都可能會對最終打印質量帶來不利影響。
過去，國產激光器在性能穩(wěn)定性方面的表現不盡人意，尤其是功率輸出方面，長時間工作會有一定衰減。這也是過去金屬3D打印用激光器長期被國外廠商壟斷的原因。
寶辰鑫高穩(wěn)定性激光產品方案
為了解決在SLM應用中國產激光器遭遇的痛點問題，確保激光器輸出功率長時間保持穩(wěn)定，寶辰鑫激光借助創(chuàng)鑫激光器件平臺的優(yōu)勢，優(yōu)化激光器在光學、電路、結構等方面的設計，很好地保證了激光功率長時間輸出的穩(wěn)定性。與傳統激光器相比，在光束質量(M2<1.1)、響應速度(10μs)、穩(wěn)定性(±1%)和體積(IU，減小2/3)等方面實現進一步突破，為行業(yè)客戶提供更多可靠的降本增效選擇。
寶辰鑫依托創(chuàng)鑫激光垂直整合的資源優(yōu)勢，已實現95%以上的核心器件自主研發(fā)生產，并且性能達到世界先進水平。
根據3D打印行業(yè)特性，寶辰鑫提供專用激光器及配套子系統，涵蓋多功率段選擇(300W、500W、1000W、500/4000W等)，同時有單模/多?？烧{光斑設計，高質量高穩(wěn)定的光學特性，結合先進靈動的外觀設計，支持大型結構件及復雜細節(jié)的打印，可滿足多類型的3D打印實際生產場景需求；并能從以下多個維度為客戶提供選項：
(1)提升電光轉化效率。高效能的電光轉換最高可達40%，不僅降低了能源消耗，減少了打印過程中的熱量積累，也為客戶節(jié)約生產成本。
(2)提升打印效率及穩(wěn)定性。激光器功率從0%-100%開啟時間，控制在不大于10μs，是傳統激光器開啟時間的1/10，有效提高實際加工效率。在穩(wěn)定性方面，短時功率穩(wěn)定性為±1%，長時功率穩(wěn)定性為±2%，確保打印過程中的熔化和固化可靠、高質量。
(3)優(yōu)化機型尺寸，增加接口和通信功能。在功能不變的情況下，激光器整個尺寸是標準的1U機箱，相對于傳統的單模連續(xù)光纖激光器優(yōu)化了近2/3，節(jié)約設備/產線空間，幫助客戶更易集成、降本。操作簡單、調試便捷，豐富的接口和支持總線通信，極大提升了客戶的集成度。
(3)提供單模/多?？烧{模式，保障打印質量。為解決3D打印成形質量痛點，寶辰鑫3D打印專用雙光束(單模/多?？烧{)激光器，以單模/多模靈活可調的模式來應對：單?？蓪崿F小光斑高能量光束，多模可實現均勻能量分布，不同打印區(qū)域可選擇不同光斑模式(高斯/勻化)。同時，雙光束打印過程飛濺少，融化的材料被導向熔池底部，有助于融化過程氣體排出，保障成形質量。
實際應用
寶辰鑫3D打印專用激光器已經在業(yè)界廣泛部署。在長三角某大型增材企業(yè)現場，搭載寶辰鑫3D打印專用激光器的金屬3D打印設備，正在穩(wěn)定運行中。作為國內最早一批投身3D打印激光器細分應用研發(fā)的廠商之一，寶辰鑫早在2018年就開啟了細分市場研究，貼近細分客戶的真實需求場景，研發(fā)高性價比的行業(yè)專用激光器產品。
在某金屬和尼龍高端增材制造應用項目中，客戶為國內某超大型工業(yè)級金屬增材制造(3D打印)設備制造商，其行業(yè)應用覆蓋航空航天、醫(yī)療齒科、骨科、新能源、模具等多個領域，設備出口歐美及海外各國家占比近50%?？蛻魧Υ蛴≠|量、打印精度、打印穩(wěn)定性等各方面工藝標準極高，對激光器的性能指標要求也就極高。寶辰鑫3D打印激光器以高光束質量(M2<1.1)、穩(wěn)定性在±1.5%，響應速度控制在10μs內的高標準，通過了客戶上線測試驗證，現已在終端現場穩(wěn)定運行。
結語
寶辰鑫基于激光選區(qū)熔化SLM的3D打印專用光纖激光器，不僅具有結構緊湊、光束質量高、可靠性高的特點，而且其基于器件整合、光學設計的優(yōu)化，可以很好地保證激光功率長時間輸出的穩(wěn)定性，從而保證工件的打印質量。
目前，寶辰鑫3D打印激光產品方案以其高性能、穩(wěn)定性、廣泛適用性和易于集成等特點，在增材制造市場中占據了重要的地位，并在航空航天、汽車制造、模具制造、醫(yī)療器械及3C等領域得到廣泛應用，裝機量在國產激光器中屬于先進水平。下一步，寶辰鑫將針對3D打印行業(yè)客戶對激光系統的應用需求，以更加完善、綜合的激光解決方案，與客戶共研共創(chuàng)，推動3D打印工藝改善、技術進步。
中國作為全球最大的制造業(yè)市場之一，對3D打印技術的需求巨大，并且隨著技術的不斷發(fā)展和普及，這一需求還將持續(xù)增長。從標準激光器產品，到差異化的激光產品方案，寶辰鑫深入了解市場和行業(yè)客戶的需求，研發(fā)出更符合市場需求的3D打印激光產品方案，推動3D打印的技術創(chuàng)新和應用創(chuàng)新，實現關鍵零部件國產化，打破國外對高品質激光器的壟斷。
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