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3D打印用主流激光器的種類以及特點

發表日期:2019-01-18文章編輯:天津梅曼激光技術有限公司瀏覽次數:280

3D打印機是一種集成度很高的現代設備,從激光、振鏡到控制,打印機似乎籠罩著一層神秘面紗,而這其中的激光,更是妙不可言。激光猶如火把,是實現層層制造的能量源泉,也是最為精密的核心器件。

3D打印用主流激光器的種類包括紫外激光器光纖激光器以及CO2激光器YAG激光器也曾被使用,3D打印機會根據成型材料的不同匹配不同的激光器。然而激光器制造作為一個獨立的產業,其不斷的發展使它們與3D打印工藝的匹配也發生了很大變化。

光固化用紫外激光器有很多類型,如早期的氦鎘激光器(波長325nm,功率15-50mw)或氬離子激光器(波長351-365nm,功率100-500mw),這些激光器曾應用在初期的SLA設備上,激光束光斑大小為0.05-3mm。目前光固化普遍使用固體紫外激光器,輸出波長可以穩定為355nm,輸出功率接近800mw且可調,壽命明顯增長,只需要更換激光二極管就可繼續使用。

激光燒結技術采用的是二氧化碳激光器,輸出波長為10.6μm,功率可從幾瓦到幾萬瓦,光束質量極高,常被用來加工非金屬材料(對該波長具有很高的吸收率)。在激光燒結技術中,CO2激光器的功率選擇幾十瓦即可,光斑直徑在0.4-0.5mm左右,可用來燒結尼龍、覆膜砂、陶瓷以及PS粉末等非金屬材料。此外,早期的LOM也是采用CO2激光器進行輪廓切割。

金屬打印用激光器經歷了幾個發展階段,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、性能更穩定的光纖激光便成為金屬打印發展的一大趨勢。

目前,雖仍有較少YAG激光器用于金屬打印,但絕對多數已被光纖激光占據市場。SLM用光纖激光輸出波長通常為1.07μm,峰值功率有200w、400w、500w、1000w等幾個級別,掃描光斑一般為80-150μm以內。

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