光惠激光3D打印專用激光器

南極熊導讀：《2021年50家3D打印企業(yè)年營收過1億元，全國超200億》一文發(fā)布后，引起強烈的反響。中國的3D打印正在不斷發(fā)展，在消費級、光固化、金屬等領域高速增長。但是，我們在這個產業(yè)鏈當中，也有薄弱環(huán)節(jié)，容易被“卡脖子”，特別是在一部分核心元器件上，更是普遍依賴進口。于是，南極熊推出《國產3D打印核心元器件》特別專欄文章，并整理收錄進入全球3D打印產品庫https://product.nanjixiong.com/，希望助力國產核心元器件的普及，利用工業(yè)應用的力量去反推技術的進步。

光惠激光3D打印專用激光器

作者：光惠激光應用工程師·顧佳星

金屬材料的增材制造（3D打�。┕に囋诤娇铡⒑教�、航海、車輛、模具制造、醫(yī)療器械等領域的需求巨大。目前，應用于金屬增材制造工藝的熱源有激光束、電子束、微束等離子三大高能束及燒結熱輸入等，其中的激光束是金屬增材制造領域應用最廣泛的高能束熱源。與電子束、微束等離子熱源相比，激光束具有光斑細、成本低、可定向作用到指定材料位置等優(yōu)點，可實現(xiàn)金屬材料的瞬間熔凝，滿足熔道搭接和零件成形的要求。

激光3D打印使用的激光器有光纖激光器、半導體激光器、Nd:YAG激光器和CO2激光器。不同材料對不同波長的激光吸收不同。通常，打印聚合物以CO2激光器為主，而金屬粉末的3D打印主要使用光纖激光器。

激光3D打印對激光器的需求
激光3D打印對激光器的需求主要體現(xiàn)在兩個方面：一方面是功率與功率穩(wěn)定性，另一方面是光束質量及光斑大小。
（1）功率與功率穩(wěn)定性
3D打印成形過程主要靠的是激光的熱效應，激光強度必須超過一定的能量閾值才能使材料熔化，因此更關注激光器平均輸出功率，對于激光器的脈沖模式不敏感，因此通常使用連續(xù)光纖激光器，功率大致分布在100W~1000W之間。
模型越大，層數(shù)越多，打印時間越長。一般持續(xù)時間在幾個小時到幾十個小時。所以，對于激光器長時間穩(wěn)定運行提出了很高的要求。如果溫度偏高，金屬粉末可能會過燒、甚至會導致其他已成形的部分重熔；溫度偏低，金屬粉末熔化不徹底，粘合力不夠，成形構件形狀就可能保持不住。因此，激光器的功率穩(wěn)定性對于打印質量至關重要。
（2）光束質量及光斑大小
光束質量和光斑大小體現(xiàn)打印精度的關鍵參數(shù)之一。3D打印是通過激光束掃描成形的，激光的光斑越小，掃描的精度就越高，打印出來的模型分辨率就越高，肉眼可見的就是打印件表面越細膩。
光束質量通常以BPP或M2來表征，M2越接近1，表明光束質量越好，激光能量越集中，對周圍的熱影響越�。煌瑫r，光束質量越好，對應的發(fā)散角度越小，聚焦出來的光斑也會相應更小。

光惠激光3D打印專用光纖激光器
光惠激光（GW Laser Tech）作為全球高亮度光纖激光器領先者，隨著3D打印技術的興起，也在這一應用領域積極探索，推出了針對3D打印應用的500W單模10μm/14μm連續(xù)光纖激光器，面向醫(yī)療器械、汽車零部件、航空航天等領域。
其中，10μm和14μm不同芯徑大小決定了光斑大小，主要影響激光功率密度，即單位面積的光能量大小，同等功率條件下，光斑尺寸越小，激光功率密度越大，高功率密度光斑適宜打印高熔點或者高反射的金屬粉末。

▲ 光惠激光500W單模10μm光纖激光器

產品主要優(yōu)勢：
➢超薄、輕量化設計，19寸1.5U高度設計，重量＜20kg，結構緊湊、體積小、重量輕，賦予無與倫比的集成便利性和靈活多用性。
➢產品結構采用密閉設計，針對3D打印使用環(huán)境，大幅度提高激光器整體的可靠性，IP65防護等級，可持續(xù)在高溫、高濕、高粉塵等惡劣環(huán)境中運行。
➢最大功率500W，足可以成形奧氏體不銹鋼、馬氏體不銹鋼、鈦合金、鎳基高溫合金、鋁合金、鎂合金等常用金屬材料。
➢功率穩(wěn)定性好，每小時波動＜1%，保證超長時間打印的工藝一致性。
➢光束質量好，M2<1.1，單模10/14μm光纖輸出，輸出光斑小，打印精度高。

主要技術指標：

	輸出功率（瓦）	500W
	工作模式	連續(xù)輸出/脈沖輸出/自設脈沖模式
	輸出功率調節(jié)范圍（%）	1-100%
	輸出激光波長（納米）	1070 ± 10 nm
	輸出光斑質量	M2≤ 1.1
	功率穩(wěn)定性	< 1%（水溫在25 ± 1 °C）
	最大調制頻率	50kHz
	激光響應時間	< 10us
	指示激光波長（納米）	650 nm
	指示光功率 可調范圍（毫瓦）	0.5-1
接口		QBH/QCS
傳輸光纜纖芯直徑和長度		10μm/5m（其他可定制）
	輸入電壓	220VAC/50Hz/60Hz
	電力消耗	<= 2.5 kW
	尺寸	536 x 482 x 66 [mm] (L×W×H)
	重量	20[kg]

實際測試數(shù)據：

▲光學特性

▲光斑

▲M2因子

▲輸出光譜

3D打印可以加工傳統(tǒng)方法難以制造的零件，節(jié)省原材料，是一種劃時代的制造方式。光惠激光的3D打印專用激光器憑借著優(yōu)異的光束質量的輸出穩(wěn)定性，在工業(yè)設計、教育等消費級市場已有廣泛應用，并已逐步用于航空航天、汽車制造、醫(yī)療等高端工業(yè)領域。未來，光惠激光將在3D打印領域持續(xù)發(fā)力，通過自主創(chuàng)新，進行產品迭代升級，不斷為客戶提供優(yōu)質的光纖激光器、以及強有力的技術支持。