遵循3D科学谷《一文洞悉或将粗浅影响L-PBF激光粉末床金属3D打印的光束整形手艺》一文的剖析，德国弗劳恩霍夫IAPT（增材临盆手艺协商所）在一个使人惊异的宣布中展现了一个正在举行的项目结束，该项目置疑高斯激光光束概括能否果真是L-PBF激光粉末床金属3D打印的最灵验门路。在光束整形手艺的最新进展中，德国弗劳恩霍夫IAPT与配合朋友一同显示了经过激光束的改观以更快地举行金属3D打印。

本期，3D科学谷与谷友一同来经过Raylase的带有变焦轴的光学偏转单位来洞悉用于增材制作方面，高斯激光光束期间与激光束整形期间的差别。

更灵验处置运用畛域的挑战

▲汽车资产化畛域的挑战

?3D科学谷白皮书

经过将可编程光纤激光器与偏转单位的变焦光学相连合，光斑直径能够在此进程中无穷调动，进而以高度动态的方法尤其，仰仗其高动态偏转镜，偏转单位还能够独特疾速地启动尖角，监控原料，在工艺畛域的每个点都保证了恒定的光斑尺寸和功率密度，进而数倍抬高3D打印原料和产量，处置3D打印加入诸如汽车等运用畛域资产化所面临的多个挑战，这预见着下一代增材制作期间的到来。

无极调动光斑直径

RAYLASE为3D打印-增材制作机械制作商供给光纤激光器和偏转单位这两个组件，经过灵动的光束整形扩充激光粉末床融化(LPBF)的畛域。由于对七种不同光束原料的高度动态造访和准确的光束操纵，原料和临盆率能够抬高良多倍。

▲光斑直径无极可调

?RAYLASE

激光光束整形手艺寻常是指调制入射激光光束的波前散布,取得所须要的强度散布和宣扬特点。激光光束整形手艺具备抬高3D打印原料的大概性，在激光融化金属的进程中，加工渺小地方的金属摄取激光热量融化并挥发，在渺小孔底部产生高压蒸汽。蒸汽从底部喷发而出致使材料损失，也即是飞溅。周全进程相仿烧水连接产生气泡的进程。当采取整形光束时，外环光纤在微孔周边创做了一个更大地区的“缓冲区”，答应高压蒸汽逸出。外环光束有助于创立一个更褂讪的深熔焊接进程。

遵循3D科学谷的懂得，激光功率的调动关于防止烦扰粉末床和产生激光遮盖很紧要，遵循这一机制能够削减孔的产生，并使3D打印零件更具匀称性。高保真多物理场仿真是对目下实践的增加，协商人员能够以极高的速率拿获粉末床与熔池中产生的工做，为处置打印原料可变性题目供给必弗成少的用具。

遵循3D科学谷的商场调查，能够在几毫秒内切换单模和环形形式的可编程光纤激光器与RAYLASE的带有变焦轴的光学偏转单位相连合，今朝正在完全改观3D打印-增材制作。

正如慕尼黑产业大学的协商所证明的那样，可编程光纤激光器与带有变焦轴的光学偏转单位处置了3D打印中激光粉末床融化(LPBF)的很多已知题目，比如本来所面临的熔池不够匀称性和临盆速率低沉的挑战。

由于对种种光束原料和高精度光束操纵的高度动态造访，可编程光纤激光器与带有变焦轴的光学偏转单位两者的连合在基于激光和基于粉末床的金属增材制作工艺中抬高了数倍的原料和产量。

手艺腾跃性进展

遵循3D科学谷的商场调查，此前，增材制作的翻新步调一贯在加快。多年来，顶端激光手艺的哄骗一贯是这一趋向的一部份。遵循AMPOWER，在往日的年，L-PBF激光选区金属融化手艺在一致性和操纵零件原料及格性方面做了进一步的鼎新，做为制作业的开辟者，环模激光器在全部焊接畛域都享有盛誉。但3D打印中的LBPF（激光粉末床熔合）工艺还须要更多。

在这个畛域，一种能够在单模和环模之间灵动切换的新式激光器供给了从窄到宽的一系列光束原料。近来，增材制作中激光材料加工畛域的手艺加快进展趋向越发显然，经过两种激光器协同做事的方法是这样特殊且满盈潜力，以致于结束在AM-增材制作畛域引发了哄动。

KatrinWudy感化是慕尼黑产业大学(TUM)激光增材制作(LBAM)感化的激光增材制作大师和感化，今朝正在协商nLIGHT的AFX-光纤激光器和RAYLASE的AMMODULENEXTGEN光学偏转装配。她的协商要点是光束概括对微构造产生的影响。

经过光束整形，融化轨道的若干形态产生了变动，温度调动也产生了变动。在最后的显微镜审查结束中，显示了不同的晶粒尺寸和不同的晶粒纹理。晶粒尺寸和织构关于所3D打印的零部件的做为相当紧要——比如影响到了零件的极限抗拉强度或极限应变。

经过取舍特定的工艺参数和光束概括来计谋性地操纵晶粒成长，能够微调由此产生的组件属性——比如，能够使组件的特定部份独特结实或柔韧，而无需任何额外的后责罚，哄骗繁杂的暴光战术也能够在单个组件内改观属性，这是基于光纤激光器和偏转单位的激光束产生所供给的庞大便宜。

这降服了此前基于粉末床的选区激光融化金属3D打印工艺（LPBF）运用的关键工艺束缚：比如熔池中不够匀称性和临盆速率低沉，哄骗单模激光器的保守AM工艺，大概会涌现一系列弊病，比如由于过热而产生小孔、熔道深度不够、凝聚熔体范围的粉末剥落区。这些题目经过nLIGHT可编程AFX-光纤激光器和RAYLASE带变焦轴的AMMODULENEXTGEN偏转单位的产物组合中将取得灵验处置。

哄骗AFX-光纤激光器，由单模重心和环形光束构成的光束源的强度散布能够刹那从模范的高斯概括切换到六种不同的环形概括，两个叠加激光束的不同功率输出产生极具吸引力的匀称能量输入，同时防止飞溅和热裂纹。

手艺退化带来的新机会

遵循3D科学谷的深度懂得，单模和环模的可变哄骗可抬高临盆率，激光在基于增材制作中泄漏的若干形态的挫折图案中挪移，这边的目标是在表面上设立特定的方格，就像棋盘上的方格相同。激光束轨道越宽，它们被填充的速率就越快，反过来，组件制作进程的速率就越快。工件的边际应尽大概纯洁，而且能够哄骗激光器重心光纤的窄单模光束独特灵验地举行后责罚。

可编程光纤激光器和光偏转单位的彼此效用能够抬高激光束融化的临盆率，同时改革金属部件的宏观构造。经过精巧的暴光战术也能够实行个别组件属性。

激光手艺在增材制作中据有很大的份额。关于LPBF（激光粉末床熔合）工艺，具备灵动切换单模和环模性能的新式激光器可供给从细到宽的不同光束原料。与带有变焦轴的光学偏转单位的组合目前将完全改观AM行业并处置诸如熔池不够匀称性和临盆速率低沉等题目。慕尼黑产业大学、N-Light激光器Optoprim的德国出售配合朋友和偏转装配制作商Raylase已为此目标敞开配合。

遵循3D科学谷的商场调查，不光仅是慕尼黑产业大学，FraunhoferIAPT与Materialise和Optoprim的配合正在举行中，开头结束使人回忆粗浅。今朝能够知道地看到经过光束整形，激光怎样改观其直径以更快地临盆全部不同的形态，使临盆零件的层看起来更轻易、更快。要是光束整形手艺能够显着抬高L-PBF的临盆力及其精度和可扩充性取得了更充足的证明，那末这类看似浅显的处置计划常常能处置一些最繁杂的题目。

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