多激光器在SLM金屬3D打印設(shè)備中的應(yīng)用問題及解決方案

作者：三的部落

為了增大SLM技術(shù)金屬3D打印的幅面，并且提高打印速度，多激光器同時(shí)工作是目前常用的解決方案。然而增加了激光器，同時(shí)增加很多新的技術(shù)問題，南極熊注意到三的部落公眾號(hào)近日對多激光器金屬3D打印技術(shù)進(jìn)行了分析，提出了德國金屬3D打印公司SLM Solutions在多激光器方案中遇到的問題及解決方案。下面是原文：

對于多激光的控制顯然并沒有那么簡單。首先，我們介紹下常見的多激光系統(tǒng)應(yīng)用。這種系統(tǒng)通常采用同種型號(hào)的激光器，在工作時(shí)，每個(gè)激光器負(fù)責(zé)打印不同的區(qū)域，分區(qū)后同時(shí)進(jìn)行打印，可以將打印時(shí)間成倍數(shù)的縮減。

因?yàn)楦骷す馄髫?fù)責(zé)不同的打印區(qū)域獨(dú)立打印，可以將打印空間進(jìn)一步擴(kuò)大。如下圖

多激光器面臨的問題依舊很多，首先要保證多激光的一致性。各激光器的焦平面質(zhì)量，輸出功率等都是重要的影響因數(shù)。在這些條件滿足后，就要進(jìn)一步考慮對多激光搭接區(qū)域的優(yōu)化。如果激光重疊區(qū)域只是單純的一條線的話，在金屬零件打印出來的時(shí)候這個(gè)零件會(huì)有明顯的一道豎直的裂痕，這道裂痕會(huì)嚴(yán)重影響零件的機(jī)械性能。當(dāng)然我們希望即使是多激光器也可以得到單激光打印的效果，那就要在每一層的激光掃描路徑規(guī)劃上多做些文章，來達(dá)到更好的打印效果。多激光重疊區(qū)層與層之間采取不同隨機(jī)激光打印分布最終可以得到的等同于單激光的打印效果。

而另外一種多激光器的應(yīng)用方向是配備不同功率的激光器，設(shè)備上配備一個(gè)高功率的激光器可以提供更多的金屬打印成型方案，下面介紹一個(gè)大功率激光器應(yīng)用的例子。

如果一臺(tái)金屬3D打印設(shè)備上配備有一個(gè)400W激光器和一個(gè)1000W激光器，我們便可以選擇如下圖這樣的打印方式。

比較大的實(shí)體部分只用低功率激光器掃描輪廓，累計(jì)掃描3層，因?yàn)榈凸β始す馄饔邢鄬�較小的光斑直徑，可以保證外輪廓有更高的精度，內(nèi)部實(shí)體部分每3層用高功率激光器進(jìn)行熔融，這種方式不僅能過節(jié)省大量的打印時(shí)間，高功率激光器擁有更大的熔池，打印后的零件內(nèi)部質(zhì)量也會(huì)更好。

這種方式更可取的一點(diǎn)是可以只采用一個(gè)振鏡系統(tǒng)，通過先進(jìn)的多光路切換系統(tǒng)可以完美的實(shí)現(xiàn)不同激光器之間的轉(zhuǎn)換。

在多激光器的應(yīng)用中，德國SLM solutions一直處于世界領(lǐng)先地位，擁有多項(xiàng)激光相關(guān)的專利。

關(guān)于SLM Solutions

SLM Solutions是一家總部位于德國呂貝克的3D打印設(shè)備制造商，專注于選擇性激光熔融(SLM)技術(shù)。公司前身是MTT技術(shù)集團(tuán)德國呂貝克有限公司，2010年更名為SLM Solutions GmbH。而MMT隸屬于英國老牌上市公司MCP，2000年推出SLM技術(shù)，2006年推出第一個(gè)鋁、鈦金屬SLM 3D打印機(jī)。主要產(chǎn)品：SLM 125、SLM 280、SLM 500系列選擇性激光熔融——SLM 3D金屬打印機(jī)，最大成型空間達(dá)到500x280x325mm，甚至可以裝配兩個(gè)1000W激光器。這種技術(shù)是采用高精度激光束連續(xù)照射包括鈦、鋼、鋁、金在內(nèi)的金屬粉末，將其焊接成型的技術(shù)，而德國SLM Solutions在這一技術(shù)上有著多項(xiàng)專利，居于領(lǐng)先地位。其3D打印機(jī)已經(jīng)應(yīng)用于汽車、消費(fèi)電子、科研、航空航天、工業(yè)制造、醫(yī)療等行業(yè)。

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