首页科技快讯不容忽视的SLM金属3D打印技术新发展，是否正在掀桌子？！

不容忽视的SLM金属3D打印技术新发展，是否正在掀桌子？！

来源：晰数塔互联网快讯时间：2024年06月18日 03:46

对制造速度和成本的追求，使SLM金属3D打印技术在装备结构、打印工艺以及后处理方面不断得到升级优化。

从装备结构和后处理的方向来说，研发人员所做出的努力包括为机器配置双向送粉、边打印边送粉功能，缸体可取出以实现连续生产，通过移动式振镜扫描扩大生产幅面，全自动循环送粉，配备自动化清粉台等。

从优化打印工艺和制造形式的方向来说，SLM技术正在经历新的发展，提升速度降低成本的努力已经出现了三种技术路线：一种是以国内开发商为代表的大量增加激光器的数量，配置十几台、二十几台甚至三十几台的激光器实现大幅面、高速度制造；另一种是以Seurat公司为代表的的区域打印技术；第三种则是光束整形技术。

01.新技术路线开始展露头角，传统多激光技术面临挑战

一个比较明显的趋势是，国内头部SLM技术开发商似乎停止了前几年那样拼激光数量的研发态势，转而努力让能够实现批量生产的设备更加稳定和可靠。在国际范围内，此前风头无两的Concept Laser、SLM Solutions均被收购；目前的主要玩家剩下EOS、3D Systems、Velo3D等。但对于新路线的探索，品牌商们选择固守的居多，有些则正另辟蹊径。处于技术的飞速发展时代，多数技术的弊端实际上尚未充分暴露，目前无法判断哪种形式才会是最终的未来。

毫无疑问的是，面对制造速度的挑战，多激光路线率先打破局面，但同时也面临拼接质量、路径规划和制造稳定性的挑战；后来的区域打印和光束整形技术在原理上可行且实现了制造实践，但尚未得到航空航天、汽车、医疗等多个领域的应用验证。因此，未来的发展形式如何，尚未可知。

然而，新技术一旦被验证可行，它的制造优势则会对多激光技术带来毋庸置疑的挑战。因此，从事传统多激光SLM路线的头部企业是否在布局新技术，又是否有危机感呢。

当多数企业通过改造设备结构和打印机配置来优化纯铜打印的时候，国产希禾增材率先推出国产绿光金属3D打印解决方案。

随着Seurat于2021年左右开始推出基于SLM技术的区域打印工艺后，国内西空智造的同类技术也已取得重大进展，并有望于本年度推出商业化设备。除此之外，西空智造还新推出了一种称之为“锻打印”的新技术，可全面提升增材结构件力学性能。

对光束整形技术的探索早在2021年就已经有报道，3D打印技术参考也在多篇解析中指出了该技术的新优势。国外EOS公司紧紧把握技术发展特点，率先推出了光束整形金属SLM 3D打印机；在此方面，国内已有高校在开展相关研究，此举将为后续的装备研发奠定基础。

从这些例证可以看出，国内也绝对不缺乏对新路线探索的创新企业。相比优化结构设计和配置更多激光器，通过改变光学设计来推动SLM技术的发展则相对更为困难，这也是后来者备受关注的重要原因。要取得商业的成功，需要另辟蹊径，走差异化路线。

传统SLM技术光学原理

区域金属3D打印技术光学原理

金属3D打印光束整形技术原理

02.区域/面3D打印与光束整形，通过改变熔融过程提升制造速度

毋庸置疑的是，面区域打印和光束整形3D打印相比传统的高斯光束打印具有先进性。当一台打印机同时配备一台激光器时，这种优势便得以显现。而传统的机器不得不通过搭载更多的能量源来追平这一速度差异。

新的技术类型改变了传统的光斑，优化了熔融过程，进而提升了3D打印速度。

Seurat采用脉冲激光控制技术，将包含200万个直径约为10μm光点的光束投射到10mm的正方形区域中，一个脉冲即可熔合一片区域（如5×5mm，10×10mm）。这种技术相比传统单激光逐点扫描，构建速度号称提升了1000倍。

区域金属3D打印的真实过程

区域打印、BJ、L-PBF以及电弧沉积工艺在最小特征尺寸、生产率方面的对比

光束整形技术对打印速度的提升也具有重要意义。EOS给出的结论是，与光斑尺寸为85µm的标准单400W激光加工相比，环形大光斑可创建更宽的熔池，曝光速度提高了2倍，如果再增加一个激光器，这一性能有望得到进一步提高。而Fraunhofer IAPT研究人员指出，在近似打印参数条件下，光束整形后打印效率可以提高1.5-2.5倍。除此之外，通过光束整形可以避免传统高斯光束打印过程中的多种问题。但需要指出的是，大光斑也意味着能量密度的降低，若实现致密打印，势必要求搭载能够输出更高能量的激光器。