3D打印用主流激光器的種類(lèi)及特點(diǎn)

3D打印機(jī)是一種集成度很高的現(xiàn)代設(shè)備，從激光、振鏡到控制，打印機(jī)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(shí)現(xiàn)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(lèi)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(jī)會(huì)根據(jù)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(gè)獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)，其不斷的發(fā)展使它們與3D打印工藝的匹配也發(fā)生了很大變化。

光固化用紫外激光器有很多類(lèi)型，如早期的氦鎘激光器（波長(zhǎng)325nm，功率15-50mw）或氬離子激光器（波長(zhǎng)351-365nm，功率100-500mw），這些激光器曾應(yīng)用在初期的SLA設(shè)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(zhǎng)可以穩(wěn)定為355nm,輸出功率接近800mw且可調(diào)，壽命明顯增長(zhǎng)，只需要更換激光二極管就可繼續(xù)使用。

紫外激光器

光固化過(guò)程

激光燒結(jié)技術(shù)采用的是二氧化碳激光器，輸出波長(zhǎng)為10.6μm，功率可從幾瓦到幾萬(wàn)瓦，光束質(zhì)量極高，常被用來(lái)加工非金屬材料（對(duì)該波長(zhǎng)具有很高的吸收率）。在激光燒結(jié)技術(shù)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(lái)燒結(jié)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(jìn)行輪廓切割。

CO2激光器

燒結(jié)過(guò)程

金屬打印用激光器經(jīng)歷了幾個(gè)發(fā)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(zhǎng)很長(zhǎng)，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(dòng)輒幾千瓦。YAG激光器能夠輸出1.06μm的波長(zhǎng)，與金屬的偶合效率高、加工性能良好，一臺(tái)800W YAG激光器的有效功率相當(dāng)于3KW CO2激光功率。后來(lái)隨著光纖激光逐步被推向商業(yè)市場(chǎng)，YAG激光的弊端便不斷顯現(xiàn)出來(lái)，采用更加集成、電光轉(zhuǎn)換率更高、性能更穩(wěn)定的光纖激光便成為金屬打印發(fā)展的一大趨勢(shì)。

光纖激光器

激光熔化金屬粉末過(guò)程

目前，雖仍有較少YAG激光器用于金屬打印，但絕對(duì)多數(shù)已被光纖激光占據(jù)市場(chǎng)。SLM用光纖激光輸出波長(zhǎng)通常為1.07μm，峰值功率有200w、400w、500w、1000w等幾個(gè)級(jí)別，掃描光斑一般為80-150μm以?xún)?nèi)。

來(lái)源： 3D打印技術(shù)參考