3D打印技術參考曾撰文指出，新一代SLM技術已經表現出了差異化的競爭(zheng) 趨勢，這些差異化圍繞著成型效率、製造成本、後處理、質量保證等一直以來備受關(guan) 注的“痛點”展開，誕生出了一係列的新技術，不僅(jin) 豐(feng) 富了產(chan) 品類型，更給這項發展了20多年的技術帶來了新活力。本期，3D打印技術參考介紹華南理工大學楊永強教授團隊在新一代SLM技術領域的研究進展。

　　雙波長激光粉末床金屬3D打印機

　　將1070nm的紅外光纖激光器與(yu) 450nm的藍光半導體(ti) 激光器相結合，實現紅外/藍光複合，既可以打印鈦合金、鋁合金、不鏽鋼等常規材料，也可以打印對紅外光具有高反作用的金、銀、純銅等材料，在實際加工過程中隻需要根據材料不同切換激光器即可。這是華南理工楊永強教授團隊正在承擔的一個(ge) 項目。

　　此種類型的金屬3D打印機目前在市場中還未看到過具體(ti) 的案例，但卻具有較高的應用價(jia) 值，尤其是對於(yu) 麵向加工服務的平台和科研領域的高校。目前，楊永強教授團隊已經在兩(liang) 束不同激光的複合打印研究方麵取得了比較好的效果。

　　以粉末床熔融為(wei) 代表的金屬3D打印機動輒幾百萬(wan) ，而傳(chuan) 統機型所配備的紅外光纖激光在打印純銅等材料時存在弊端。目前雖已有配備綠光激光器的市售打印機，但對於(yu) 有多重需求的應用端無疑會(hui) 增加購機成本。而雙波長打印機的研發正是新一代SLM技術差異化的表現，具有現實的應用價(jia) 值。

　　3D打印技術參考查詢了華南理工大學有關(guan) 本項研究的專(zhuan) 利，相關(guan) 資料指出，450-560nm波長激光的應用提高了鎂、鋁、銅合金等高反射金屬粉末在激光選區熔化技術中的吸收率，提高了高反射率金屬材料的加工質量與(yu) 加工效率。一種高反射材料藍綠激光微熔化成型裝置，最終實現聚焦光斑直徑小於(yu) 15μm，采用5-10μm的微細粉末，實現了尺寸精度5μm、特征尺寸小於(yu) 10微米，表麵粗糙度Ra小於(yu) 2μm，致密度大於(yu) 99％的藍/綠光激光選區微熔化。

　　8激光大幅麵金屬3D打印機

　　把打印尺寸做大，在保證精度的前提下提高效率，增加振鏡和激光的數量在目前是比較有效的辦法。通過簡單振鏡拚接方式來提高打印幅麵可以將打印尺寸提高到600mm以上，然而通過2振鏡或4振鏡協同實現的全幅麵打印，尺寸會(hui) 局限在300-400mm；4振鏡拚接打印效率提升有限，不足四倍；9振鏡拚接的搭接麵太多。

　　楊永強教授團隊與(yu) 大族激光合作承擔了廣東(dong) 省重點研發計劃，正在開發8激光器、4個(ge) 雙振鏡組動態調焦的大幅麵3D打印機。按照楊永強教授的介紹，在該方案中，兩(liang) 個(ge) 激光負責同一個(ge) 幅麵，8個(ge) 激光分成了四個(ge) 區，來實現大幅麵打印。

　　激光和振鏡的擺列方式有多重組合，如何更有效的組合好，最關(guan) 鍵的是解決(jue) 協同控製以及多振鏡的光學調校等問題。

　　多激光大幅麵打印機麵臨(lin) 的一個(ge) 最大問題是氣流和風場的問題，打印過程中的煙塵和飛濺難以避免，在多激光情況下將更加嚴(yan) 重，氣流場流道的結構設計、處於(yu) 成型腔內(nei) 的位置、進出氣流的大小，都將對材料的成型質量控製產(chan) 生不同的影響，這是該技術普遍性的問題，楊永強教授團隊有專(zhuan) 門的博士生在從(cong) 事該方麵的工作。

　　該團隊目前開發的商業(ye) 化最大尺寸打印機是四激光四振鏡的Dimetal-650，成型尺寸為(wei) 620*620*1100mm，將亮相TCT 3D打印展。

　　多材料鋪粉式金屬3D打印機

　　華南理工楊永強教授團隊開發了基於(yu) SLM技術的多材料鋪粉式金屬3D打印機，采用上送粉方式，可在成型過程中，不間斷打印的情況下添加粉末，可實現1-4種材料梯度成型、選區成型，支持單一材料及多種材料轉換。通過控製係統，還可以實時監控不同粉末用量數據。

　　成分梯度合金在航空航天和核領域具有重要的應用價(jia) 值，部件不同位置可能會(hui) 根據工作條件的不同選擇不同的材料。這些不同的工作條件可能需要某個(ge) 特定的主要功能，例如一個(ge) 位置需要抗腐蝕和另一個(ge) 位置需要抗蠕變，這就需要連接兩(liang) 種或多種不同的合金。同時，成分梯度材料在一些應用中可以顯著降低成本，中航工業(ye) 沈陽飛機設計研究所采用增材製造實現了300M與(yu) A-100鋼梯度複合設計成型，使飛機起落架的製造成本降低了45%。

　　使用激光粉末床熔化和直接能量沉積為(wei) 成分梯度合金製造提供了一種有吸引力的途徑，它們(men) 的分層送粉機製可以在多個(ge) 空間維度引入化學成分的梯度。

　　END

　　無論聚焦細分領域，還是解決(jue) 傳(chuan) 統SLM技術的製造通病，對原有技術進行創新正在成為(wei) 趨勢，同時也成為(wei) 產(chan) 品脫穎而出的關(guan) 鍵所在。實際上，這一點已經成為(wei) 很多傳(chuan) 統SLM設備商的共識。

　　除以上研究方向外，該團隊還在開發機器人激光/等離子增減材設備等項目；同時，3D打印技術參考還查詢到楊永強教授團隊多項關(guan) 於(yu) 粘結劑噴射3D打印的專(zhuan) 利已經在去年獲得授權。