EOS集成nLIGHT先進(jìn)光束整形光纖激光器，為高通量 LPBF 鋪平道路

導(dǎo)讀：在五年之前，如果你問(wèn)金屬增材制造行業(yè)的某個(gè)人，激光粉末床熔合（LPBF）技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)是什么，他都會(huì)告訴你是速度和產(chǎn)量。幸運(yùn)的是，得益于EOS及其子公司 AMCM等細(xì)分市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)者的最新硬件和軟件創(chuàng)新，這一挑戰(zhàn)正在得到實(shí)時(shí)解決。這些進(jìn)步對(duì)于工業(yè)終端用戶在 LPBF 中找到越來(lái)越可行和成熟的生產(chǎn)技術(shù)至關(guān)重要。

2024年12月11日，南極熊獲悉，EOS 正在與nLIGHT,Inc.改善展開(kāi)合作，后者是一家專門從事高功率半導(dǎo)體和光纖激光器的美國(guó)公司，兩家公司正共同努力將 nLIGHT先進(jìn)的光束整形光纖激光器集成到EOS 金屬 3D 打印機(jī)中，以改善流程控制和整體生產(chǎn)率。迄今為止，專門開(kāi)發(fā)基于 EOS 技術(shù)的先進(jìn)定制金屬增材制造解決方案的 EOS 公司 AMCM 已推出一款集成了 nLIGHT 激光器的平臺(tái)，即AMCM M 290 FLX。

AMCM M 290 FLX基于EOS 的 M 290 系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)升級(jí)，配備多達(dá)兩臺(tái)nLIGHT AFX-1000 激光器，可實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)效率。這些 AFX 激光器是可編程的，單個(gè)激光器可設(shè)置為七種不同的光束輪廓，范圍從 85 微米光斑尺寸到 210 微米環(huán)形輪廓。光斑尺寸越小，打印的細(xì)節(jié)和輪廓就越精細(xì)，而環(huán)形輪廓越大，打印速度就越快，工藝穩(wěn)定性也越高，打印過(guò)程中的煙灰和飛濺也越少。

值得注意的是，nLIGHT AFX 激光器可幫助用戶顯著提高 316L 鋼和鋁等常見(jiàn)粉末原料的生產(chǎn)速度。例如，與采用標(biāo)準(zhǔn) 400 W 激光器的系統(tǒng)相比，AMCM M 290 FLX 可使這些材料的生產(chǎn)效率提高三倍。

nLIGHT 更詳細(xì)地解釋了其可編程AFX 光纖激光器如何與目前大多數(shù) LPBF 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)非可編程單模激光器相比提供如此優(yōu)勢(shì)。據(jù)該公司稱，這些單模激光器由于其“近高斯光束形狀”，在可實(shí)現(xiàn)的構(gòu)建速率方面受到限制。相比之下，nLIGHT 的 AFX 光纖激光器具有可調(diào)節(jié)的光束形狀，可以實(shí)時(shí)調(diào)整。這種針對(duì) LPBF 優(yōu)化的激光控制程度完全發(fā)生在光纖激光器內(nèi)，無(wú)需自由空間光學(xué)器件。

nLIGHT 首席技術(shù)官兼增材制造總經(jīng)理 Rob Martinsen 在2020 年首次推出 AFX-1000時(shí)表示：“AFX-1000 是世界上第一臺(tái)完全在激光器內(nèi)部執(zhí)行光束整形功能的單模光纖激光器。AFX 專為增材制造而開(kāi)發(fā)，可幫助 OEM 和最終用戶顯著提高制造速度，從而降低每個(gè)零件的成本。我們預(yù)計(jì) AFX 將從根本上改變?cè)霾闹圃斓慕?jīng)濟(jì)性，并促進(jìn)更廣泛的批量生產(chǎn)應(yīng)用�！�

△nLIGHT激光指數(shù)特性

為了提高生產(chǎn)效率，AFX 激光器的210 微米環(huán)形輪廓不僅能夠通過(guò)其更寬的覆蓋范圍實(shí)現(xiàn)更快的打印速度，而且還被證明能夠穩(wěn)定大型熔池，從而有助于減少煙灰和飛濺產(chǎn)生等問(wèn)題。nLIGHT 還補(bǔ)充說(shuō)：“離散 AFX 光束輪廓可以以每秒 30 次的速度即時(shí)選擇，提供新的自由度來(lái)控制熔化和凝固速度、物理微觀結(jié)構(gòu)和熱應(yīng)變，這些可能導(dǎo)致應(yīng)力斷裂，而應(yīng)力斷裂是零件故障的常見(jiàn)原因。”

雖然 EOS 和 nLIGHT 計(jì)劃在稍后將后者的 AFX 激光器推廣到 EOS 的LPBF 產(chǎn)品組合中，但該技術(shù)已在 AMCM M 290 FLX 系統(tǒng)中可用。正如我們所見(jiàn)，這款經(jīng)過(guò)改裝的金屬 3D 打印機(jī)可以集成多達(dá)兩個(gè) nLIGHT AFX-1000 激光器，以實(shí)現(xiàn)最高的生產(chǎn)效率。除此之外，該系統(tǒng)還可以配備 EOS 的精細(xì)細(xì)節(jié)分辨率 (FDR) 技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)更精細(xì)的細(xì)節(jié)水平，焦點(diǎn)可低至 55 微米。這些高級(jí)功能是對(duì) EOS 已經(jīng)成熟的 LPBF 硬件和軟件技術(shù)的補(bǔ)充。

EOS 首席執(zhí)行官 MarieLanger 表示：“我們一直在研究行業(yè)領(lǐng)先技術(shù)，以推動(dòng)增材制造的工業(yè)化，滿足新興應(yīng)用需求并超越客戶期望。nLIGHT 的光束整形和激光技術(shù)的靈活性和性能提升使我們?cè)诮饘僭霾闹圃煜到y(tǒng)方面取得了前所未有的進(jìn)步，并將使我們的客戶能夠?qū)崿F(xiàn)新的生產(chǎn)力水平�！�

最終，無(wú)論是航空航天、汽車還是醫(yī)療，采用該技術(shù)的各行各業(yè)的金屬增材制造用戶都可以從這項(xiàng)新的 LPBF 功能中受益，該功能將使他們能夠進(jìn)一步優(yōu)化生產(chǎn)工作流程并提高產(chǎn)量，同時(shí)保持高質(zhì)量水平。EOS和 nLIGHT 共同努力將這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)推向市場(chǎng)，這也是促進(jìn)工業(yè)增材制造領(lǐng)域的合作如何帶來(lái)改變游戲規(guī)則的進(jìn)步的一個(gè)典型例子。