3DM顛覆性SLS量子級聯(lián)激光3D打印技術(shù)，波長可動態(tài)調(diào)諧

2023年10月23日，南極熊獲悉，來自以色列的初創(chuàng)公司3DM 開發(fā)了一種新的激光粉末床融合技術(shù)（SLS），并在近期發(fā)布第一款產(chǎn)品。據(jù)悉，這家成立于 2016 年的年輕公司所開發(fā)的新技術(shù)將開辟新材料的可能性。

3DM 的量子級聯(lián)激光器

3DM 在 SLS 領(lǐng)域的競爭中脫穎而出的是量子級聯(lián)激光器 (QCL)。QCL 由 3DM 創(chuàng)始人 Daniel Majer（激光和半導(dǎo)體電光技術(shù)專家）開發(fā)，它是一種半導(dǎo)體激光器，其高能光束可以調(diào)諧到中紅外光譜內(nèi)的特定波長。實際上，這意味著 3D打印激光器可以通過編程來匹配幾乎任何熱塑性材料的特定熔化特性，這為打印新型粉末塑料材料開辟了巨大的潛力。激光的熔化精度和強度也有助于材料分子粘合在一起，從而使零件具有增強的機械和各向同性性能。

開發(fā)可與特定熱塑性塑料的能量吸收特性相匹配的激光器的方法不同于大多數(shù)現(xiàn)有的 SLS 技術(shù)。這些技術(shù)往往依賴于效率較低的激光器，它只能處理小范圍的材料，以及含有用于改善能量吸收的添加劑的材料。這種額外的開發(fā)和工作可能會增加 SLS 技術(shù)和消耗品的成本，并限制熱塑性塑料的可行范圍。QCL 技術(shù)通過使用激光以最有效的方式熔化特定材料，從而克服了這些障礙。3DM的QCL技術(shù)已成功用于打印所有類型的SLS材料，包括PA、PP和TPU，理論上可以與任何粉末狀熱塑性材料一起使用。

除了可變波長之外，量子級聯(lián)激光器還帶來其他好處。激光器很小，只有一粒米那么大，而且價格非常實惠。根據(jù) 3DM 的說法，每個可調(diào)波長激光器的成本僅為數(shù)十美元。因此，3DM 能夠開發(fā)出一種光束頭系統(tǒng)，可以經(jīng)濟高效地安裝多達六個激光器，這些激光器可以同時工作以實現(xiàn)更快的打印速度（這些光束頭本身可以組合以獲得更大的可擴展性）。該激光器還擁有比 CO2 激光器更高的精度，能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的分辨率。

△每個激光器被分割成許多激光組件，之后每個組件都經(jīng)過仔細檢查和測試，并與準直透鏡和驅(qū)動器一起組裝在冷卻設(shè)備上。一旦組裝完畢，這些組件就形成了“激光模塊”。

3DM 首席執(zhí)行官 Ido Eylon總結(jié)了 3DM 激光創(chuàng)新的主要優(yōu)勢：“QCL 技術(shù)的主要優(yōu)勢在于塑料材料的熔化效率。這帶來了四個主要好處：材料的多樣性、高分辨率和表面光潔度、增強的機械性能和各向同性、以及打印速度和生產(chǎn)率。除了這些優(yōu)勢之外，預(yù)期的價格點還具有成本效益，而且該系統(tǒng)是一個開放平臺，允許制造商使用多種材料，并保持較低的運行成本�！�

3DM新品

在2023年的5月份，3DM公司正在準備兩款工業(yè)級 3D 打印機的產(chǎn)品化：一款配備單激光模塊的緊湊型專業(yè)系統(tǒng)，以及一臺配備四激光配置的大型機器。前者將首先推出，對于尋求小規(guī)模生產(chǎn)和較低進入成本的采用者來說是理想的選擇，而后者則專為工業(yè)高吞吐量應(yīng)用而設(shè)計。最終，該公司最感興趣的是工業(yè)系列生產(chǎn)。

△四個不同的激光模塊與其他光學元件一起組裝到一個外殼中，這些光學元件將所有激光組合成一束高質(zhì)量、高功率的光束——又名光束頭（如圖所示），在粉末上產(chǎn)生熔化的激光點。

自 5 月份以來，3DM 在發(fā)布第一個系統(tǒng)方面取得了穩(wěn)步進展。Eylon 表示：“我們進一步穩(wěn)定了光束頭，并對其進行了其他改進，并將一個光束頭運送給戰(zhàn)略合作伙伴，供他們在自己的設(shè)備和設(shè)施上進行測試。我們非常期待這次合作，因為這將是 3DM 技術(shù)首次在客戶現(xiàn)場和生產(chǎn)環(huán)境中進行測試。此外，我們期望通過本次活動獲得大量關(guān)于增材制造生產(chǎn)應(yīng)用的非常有價值的知識和信息。我們將把這些見解用于未來的產(chǎn)品，使它們更適合生產(chǎn)應(yīng)用。”

3DM公司還擴大了與其戰(zhàn)略制造合作伙伴的協(xié)議，以生產(chǎn)其單光束激光頭。通過這項最新協(xié)議，3DM 將在 2024 年初收到其第一個原型系統(tǒng)。Eylon 補充道：“我們預(yù)計明年初推出產(chǎn)品，由于巨大的市場興趣，我們已開始接受選定的潛在客戶的預(yù)訂以確保他們在隊列中的位置�！苯酉聛恚�3DM 還計劃推出輔助產(chǎn)品來補充其激光粉末床融合系統(tǒng)，包括自動化和后處理設(shè)備以及材料。

△單光束激光頭整體圖

與服務(wù)合作

Eylon 透露，3DM 無意成為零部件生產(chǎn)商。相反，該公司將主要作為增材制造硬件供應(yīng)商運營，盡管它也將自己視為應(yīng)用開發(fā)顧問，因為它將與客戶和最終用戶密切合作，為其激光粉末床融合平臺開發(fā)材料和應(yīng)用。

對于希望最終將 3DM 解決方案集成到其生產(chǎn)組合中的服務(wù)，Eylon 建議加入該公司的戰(zhàn)略合作伙伴計劃并預(yù)訂其單束頭機器。他說：“由于第一批生產(chǎn)的單位數(shù)量有限，而且我們對這些單位的需求量很大，我們鼓勵想要保持在技術(shù)前沿的制造商與我們合作，加入戰(zhàn)略合作伙伴計劃，了解潛力為他們的具體情況提供福利，并下訂單以確保明年的設(shè)備。”

自今年早些時候走向市場以來，3DM 及其獨特的產(chǎn)品已經(jīng)引起了許多行業(yè)的興趣，包括消費品、醫(yī)療、汽車和國防。增材制造服務(wù)也表現(xiàn)出了濃厚的興趣，毫無疑問，該公司不僅承諾提供更廣泛的材料范圍，而且還提供更高質(zhì)量的零件、更快的生產(chǎn)速度和更具成本效益的 3D 打印。該公司對高產(chǎn)量生產(chǎn)（零件數(shù)量達到數(shù)十萬個）的關(guān)注也是其市場定位的關(guān)鍵。

3DM 已經(jīng)與許多最終用戶合作開發(fā)應(yīng)用程序、材料并微調(diào)其 3D 打印技術(shù)。Eylon 解釋道：“我們不斷與最終用戶合作，并重視他們的反饋。我們計劃實施主要與輸出質(zhì)量相關(guān)的更改，然后是與用戶體驗相關(guān)的更改。我們的目標是制造增材制造生產(chǎn)系統(tǒng)，挑戰(zhàn)巨大但令人興奮�！�

據(jù)報道，在應(yīng)用方面，3DM公司最渴望探索需要特定材料的用例，以便利用 QCL 系統(tǒng)的可調(diào)諧波長。Eylon 說：“最令人興奮的機會是那些需要特定聚合物來實現(xiàn)其特定應(yīng)用的最終用戶。我們有一些保密的例子，并且一直在尋找更多�！�