当前位置:

首页 » 行业新闻 » 热点资讯 » 正文

美国研制出世界首款飞秒激光3D打印机

来源:中国航空报

关键词:增材制造 飞秒激光 3D打印机

2017-09-12

 飞秒激光(左)和当前3D打印机(右)使用的纳米激光热效应对比图。

几十年来,微加工领域一直在使用飞秒激光,以进行几乎零热应力和尺寸公差精确的加工。由于飞秒激光的短脉冲宽度和高能量,热应力被保持在局部,而不会让金属周边区域发生变形。

PolarOnyx是一家美国加州增材制造公司,已经开发出世界上第一款飞秒激光增材系统。传统的DMLM(直接金属激光熔化)机器使用CW(连续波)激光,这些激光虽然非常适合用来加工铝、钛等低温材料,但很难加工钨、铁等更高温度的材料。更高温度的材料需要多得多的能量来将金属颗粒熔融在一起。由于这种能量增加,CW激光必须输出更多的激光功率。然而,它们的脉冲持续时间(即激光的停留时间)并未改变。因此,周围的金属颗粒受到影响,从而导致“热应力”被内置到零件中。

相比之下,飞秒激光的脉冲持续时间短得多,能瞬间电离金属颗粒,将它们结合在一起,同时几乎不产生热应力。由于能在瞬间将金属颗粒熔融在一起,飞秒激光在制造更致密的零件方面有先天优势。

此外,PolarOnyx还成功地在玻璃上直接打印铁粉末。铁和玻璃的熔融温度不同,但非常接近。使用传统的CW激光,热积聚会导致玻璃破裂。然而,利用飞秒激光工艺及其快速熔化铁粉的能力,铁会熔化,同时不会对玻璃基板造成任何损坏。

最有意思的是,PolarOnyx设想了这样的一种工艺,通过它,一台机器能同时集成飞秒激光的增材和减材特性。这样的好处是,只用一台机器就能完成打印作业和零件的后加工。飞秒激光可以先打印一层材料,然后对该打印层进行减材磨削,以实现打印层所需的精确加工尺寸公差。