在《工藝綜述：近十種鋁合金3D打印工藝匯總，闡述技術特點及應用方向》一文中，3D打印技術參考提到采用激光能量沉積鋁合金多有不便，這是因為(wei) 鋁合金高導熱、高反射且易氧化，還有一個(ge) 重要原因在於(yu) 當前使用的主要光源為(wei) 紅外激光（1064nm波段）。近日，筆者發現上海交大的研究人員發表了一篇名為(wei) 《Blue laser directed energy deposition of aluminum with synchronously enhanced efficiency and quality》的文章，意味著該校正在開展使用藍色激光3D打印鋁合金的研究。

當前激光沉積技術所使用的紅外激光在沉積鋼、鎳、鈦合金等材料時具有較高的效率，但對於(yu) 鋁、銅的沉積則麵臨(lin) 成形性差和強度低的挑戰。除了眾(zhong) 所周知的高反射特性，熔池中晶粒的特性也受到溫度梯度和凝固生長速率的影響。具有高斯分布的紅外激光下的高溫梯度會(hui) 導致柱狀晶粒生長，這對組件的性能不利。此外，由於(yu) 在低激光功率下有限的熔合及高激光功率下熔池的劇烈波動，低能量轉換效率會(hui) 導致孔隙的形成，從(cong) 而降低鋁等高反射金屬的可成形性。

對於(yu) 高反射金屬的3D打印，一方麵可以通過添加光熱吸收成分，還可以尋找更合適的光源，而後者在近年來不斷受到關(guan) 注。事實上，2022年美國3D打印機製造商Essentium與(yu) 工業(ye) 激光器專(zhuan) 家NUBURU宣布正在開發一種基於(yu) 藍色激光的新型金屬3D打印機，其采用送絲(si) 形式，實現定向能量沉積3D打印。

NUBURU藍色激光

作為(wei) 一種新型激光源，藍色激光結構緊湊且使用壽命長。對於(yu) 傳(chuan) 統的高反射率金屬，藍色激光的吸收率高於(yu) 紅外區域的吸收率。2017年，大阪大學研究人員開發了一種250W高功率藍色激光器（445nm），並顯著提高了激光在鋼焊接中的吸收率；2020年，華威大學研究人員使用NUBURU生產(chan) 的500W二極管藍色激光器焊接AISI和316L不鏽鋼，發現藍色激光焊接可以減少焊接區域的不連續性，並具有優(you) 異的機械性能。除此之外，還有研究人員開發了高功率藍色激光用於(yu) 銅焊接的研究。

鋁合金和複合材料已廣泛應用於(yu) 工業(ye) ，迫切需要通過定向能量沉積工藝製造的高質量零件。上海交大的研究人員首先應用納米TiB2包覆AlSi2Mg形成複合材料，然後采用10kW的大功率藍光沉積設備用於(yu) 實驗。

3D打印技術參考關(guan) 注了其所使用的設備，為(wei) LDM 4030，經查詢是由中科煜宸開發，光源確實有光纖/藍光的模式可供選擇。上海交大的研究人員通過實驗和模擬對AlSi10Mg/TiB2複合材料在紅外和藍光激光下的成形性能進行了定量分析。

LDM 4030（來自中科煜宸）

LDM 4030設備參數（來自中科煜宸）

藍色和紅外激光下單軌的加工參數

不同激光熔化參數下熔池的激光源模型和實驗橫向截麵：（a）高斯紅外激光束，以及P=900W和v = （b）4 mm/s、（c）6 mm/s和（d）10mm/s的紅外激光產(chan) 生的熔池的能量密度;（e） 平頂藍色激光束，以及藍色激光在P = 900W和v = （f） 4mm/s、（g） 6mm/s和（h）10mm/s時產(chan) 生的熔池

結果表明，藍色激光在AlSi10Mg/TiB2複合材料的可打印性方麵優(you) 於(yu) 紅外激光器。

美國在推動采用藍光金屬3D打印方麵實際上動作不斷，除上述提到的開發激光沉積裝備之外，美國空軍(jun) 在2022年通過“小企業(ye) 創新研究”（SBIR）計劃授予了NUBURU第二階段合同，用來開發基於(yu) 藍色激光的區域3D打印技術。

美國空軍(jun) 希望NUBURU能夠開發出一種新的基於(yu) 藍光技術、能獲得高金屬密度、微米級分辨率、零後處理，同時將構建速度提升100倍的新金屬3D打印解決(jue) 方案。具體(ti) 可查詢3D打印技術參考的往期文章。

總的來說，藍色激光對金屬3D打印具有特殊的意義(yi) ，但受限於(yu) 激光技術的發展，國內(nei) 在該領域還未有太多報道。同時，基於(yu) 藍光的金屬3D打印，也成為(wei) 了技術細分發展的重要方向之一，它將特別適合於(yu) 一些特殊產(chan) 品的製造。