金屬3D打印：激光大戰(zhàn)與和-平

2024年1月23日，中國3D打印行業(yè)老將三帝科技董事長 宗貴升，進(jìn)行了一番深刻思考后，向南極熊寫了一篇調(diào)侃短文《金屬3D打印：激光大戰(zhàn)與和-平》

在科技迅猛發(fā)展的今天，3D打印技術(shù)作為一種創(chuàng)新性的生產(chǎn)方式，正逐步革新我們的生活。尤其是在金屬制品的生產(chǎn)過程中，3D打印正在經(jīng)歷從單激光到多激光，再到區(qū)域激光的技術(shù)進(jìn)步腳步。然而其中所爆發(fā)出的SLM設(shè)備激光個(gè)數(shù)拼比，行業(yè)戲稱激光大戰(zhàn)，正如同一場萬箭齊發(fā)的戰(zhàn)役，激烈而充滿挑戰(zhàn)。

△南極熊配圖：金屬3D打印機(jī)中有26個(gè)激光

行業(yè)內(nèi)的一些廠家調(diào)侃，現(xiàn)如今沒有出品四個(gè)以上的激光器的SLM設(shè)備，都難以公之于眾地稱自己在做選擇性激光熔融（SLM）設(shè)備。這種現(xiàn)象的背后，其實(shí)是單激光SLM打印效率太低的無奈。然而，多激光也并沒有完全解決這個(gè)效率問題，反而也帶來了一些新的問題，例如打印大件產(chǎn)品的殘余應(yīng)力大（“不和”）和平整度差（“不平”）、全自動化生產(chǎn)困難等問題。

因此，激光大戰(zhàn)似乎并沒有那么容易實(shí)現(xiàn)"和""平"的產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，多激光設(shè)備用于3C類產(chǎn)品生產(chǎn)時(shí)，由于多激光的協(xié)同對生產(chǎn)3C小產(chǎn)品失去意義，大幅面還帶來風(fēng)場控制等問題。因此，3C應(yīng)用呼喚專用3D打印設(shè)備。而現(xiàn)在，人們對于這場戰(zhàn)爭的出路有了新的想象：區(qū)域激光打印。相比于那種只知道增加激光數(shù)量的簡單而直線的思維，區(qū)域打印技術(shù)無疑更具有創(chuàng)新性，也更具有大規(guī)模生產(chǎn)的潛力。

△南極熊配圖：金屬3D打印機(jī)中有26個(gè)激光

傳統(tǒng)的金屬3D打印SLM系統(tǒng)使用直徑約為100μm的連續(xù)激光光斑逐點(diǎn)掃描熔化金屬粉末，而區(qū)域激光打印則采用全新的脈沖激光控制技術(shù)，可以將包含200多萬個(gè)直徑約為10μm的光點(diǎn)投射到10mm的矩形區(qū)域中，在一次脈沖過程中實(shí)現(xiàn)一片區(qū)域的熔化成形。相比于傳統(tǒng)的單激光逐點(diǎn)掃描，這項(xiàng)技術(shù)可以讓金屬3D打印的構(gòu)建速度提升了近千倍。

這樣的技術(shù)進(jìn)步，不僅提升了3D打印的速度和降低了成本，更重要的是，它還具備了大規(guī)模制造的潛力，同時(shí)也能保持精細(xì)的細(xì)節(jié)水平和設(shè)計(jì)的靈活性，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的“和”與“平”。區(qū)域金屬3D打印在未來有望成為金屬3D打印的主流。

總的來說，3D打印中的激光大戰(zhàn)正在不斷推動著技術(shù)的進(jìn)步。通過不斷的嘗試和創(chuàng)新，未來我們有望看到更加高效、精細(xì)以及經(jīng)濟(jì)的3D打印技術(shù)，為我們的生活帶來更多的可能性。

文/宗貴升

2024年1月23日

南極熊補(bǔ)充：區(qū)域燒結(jié)金屬3D打印技術(shù)

2023年10月31日，南極熊獲悉，Seurat 公司完成了9900萬美元（約7.2億元人民幣）的C輪融資，由英偉達(dá)風(fēng)險(xiǎn)投資部門 NVentures 和 Capricorn 技術(shù)影響基金領(lǐng)投。

△Seurat 區(qū)域金屬3D打印工藝

Seurat在技術(shù)原理上與SLM技術(shù)近似，但并不相同，Seurat的這種新技術(shù)不是增加激光源的數(shù)量，而是使用一種全新的光束處理方法來增加每次的熔化量。常規(guī)的金屬增材制造系統(tǒng)的光斑直徑為100微米，對于單激光系統(tǒng)，就是使用直徑100微米的激光進(jìn)行掃描打印。而Seurat系統(tǒng)將200萬個(gè)激光點(diǎn)射向15平方毫米的方形區(qū)域，每個(gè)光點(diǎn)的直徑大約為10微米，也就是說一次打印一個(gè)區(qū)域。

南極熊剖析一下，可能你會更容易理解這個(gè)技術(shù)的厲害之處：

●在激光打印照射效率上，Seurat的光斑面積相當(dāng)于15平方毫米，而常規(guī)單激光100微米直徑的光斑面積僅僅為0.0078平方毫米，兩者相差近1000倍，也就是說最多可以實(shí)現(xiàn)單激光系統(tǒng)1000倍以上的熔融效率；

●在激光打印精度分辨率上，Seurat的精度卻能達(dá)到傳統(tǒng)單激光的10倍。

△激光粉末床熔融、電弧熔絲、粘結(jié)劑噴射、區(qū)域打印技術(shù)四種工藝在最小特征尺寸和打印效率方面的對比

由于Seurat技術(shù)的生產(chǎn)效率高，可以幫助用戶有效的降低成本。Seurat的區(qū)域打印技術(shù)突破了每個(gè)零件成本的現(xiàn)有障礙，他們的第一代系統(tǒng)與今天的增材制造技術(shù)相比，已經(jīng)可以降低50%的成本。而且將進(jìn)一步提高效率，未來幾代機(jī)器的目標(biāo)是在2030年擊敗傳統(tǒng)壓鑄工藝的制造成本。這將標(biāo)志著增材制造作為一種主流技術(shù)的突破。

廠家調(diào)侃