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多激光金屬3D打印系統(tǒng)能否驅(qū)動高精度制造革新?

來源:杰呈3D打印 發(fā)布時間:2025-09-13 13:40:17 瀏覽次數(shù):0
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在制造業(yè)向智能化、高精度轉(zhuǎn)型的浪潮中,多激光金屬3D打印系統(tǒng)憑借其高效、高精度的特性,成為航空航天、醫(yī)療、汽車等高端制造領(lǐng)域的核心驅(qū)動力。該技術(shù)通過多激光協(xié)同作業(yè)實現(xiàn)金屬粉末的逐層熔化成型,較傳統(tǒng)單激光系統(tǒng)效率提升30%以上,精度達微米級,已廣泛應(yīng)用于復雜結(jié)構(gòu)件的一體化制造。據(jù)中研網(wǎng)數(shù)據(jù),2025年全球金屬3D打印市場規(guī)模突破630億元,中國占比28%,多激光系統(tǒng)市場份額持續(xù)增長,成為推動工業(yè)4.0的關(guān)鍵技術(shù)載體。

技術(shù)原理與核心突破

激光選區(qū)熔化(SLM)與定向能量沉積(DED)

多激光金屬3D打印以SLM技術(shù)為核心,通過高能激光束選擇性熔化金屬粉末層,實現(xiàn)致密度超99%的實體成型。鉑力特FS721M-H-8-CAMS設(shè)備配備八臺1000W光纖激光器,支持720x420x650mm大構(gòu)建體積,結(jié)合連續(xù)增材制造解決方案(CAMS)實現(xiàn)傳送系統(tǒng)與可更換墨盒的協(xié)同,減少停機時間。DED技術(shù)則通過同步送粉與激光熔覆,適用于大型構(gòu)件修復與增材制造,如InssTek多材料火箭噴嘴采用DED工藝集成鋁青銅與Inconel 625,實現(xiàn)復雜冷卻通道與材料性能優(yōu)化。

多激光協(xié)同與智能控制

多激光系統(tǒng)通過激光中心依賴曝光策略(LCDS)優(yōu)化掃描路徑,平衡各激光器曝光時間與偏轉(zhuǎn)角度,確保成型基板全幅面質(zhì)量一致性。EOS M 300-4設(shè)備采用耦合設(shè)計中心成型基板,通過LCDS策略減少熔池飛濺,提升機械特性與孔隙率穩(wěn)定性。云耀深維Micro-LPBF工藝將光斑直徑壓縮至20μm,層厚控制10-25μm,表面粗糙度Ra低至0.8μm,實現(xiàn)10°以上懸垂角無支撐打印,顯著提升復雜結(jié)構(gòu)件的可制造性。

應(yīng)用場景與典型案例

航空航天領(lǐng)域

華曙高科FS721M-H-8-CAMS打印的鈦合金電動摩托車車架,通過八激光協(xié)同實現(xiàn)高效生產(chǎn),車架重量減輕30%的同時強度提升20%。SpaceX火箭推力室采用多激光SLM技術(shù)集成燃燒室、噴嘴與冷卻通道,推力提升至200kN,生產(chǎn)周期縮短50%。雷尼紹RenAM 500Q打印機制造的鈦合金自行車曲柄,通過內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)輕量化與強度平衡,助力英國自行車隊斬獲八枚奧運獎牌。

醫(yī)療與消費電子

鉑力特A160 500W設(shè)備打印的鈦合金入耳式耳機,通過個性化設(shè)計提升音質(zhì)與佩戴舒適度,生產(chǎn)效率提升40%。Fraunhofer IGCV多材料義齒技術(shù)結(jié)合鈷鉻合金與金合金,實現(xiàn)20倍速度提升與60%成本降低,獲Formnext新人獎提名。華曙高科與Stark Future合作開發(fā)的3D打印車架,通過拓撲優(yōu)化實現(xiàn)0.3kg超輕結(jié)構(gòu),滿足高端電動摩托車性能需求。

工業(yè)與科研

鐳明激光LiM-X1500H設(shè)備打印的航空發(fā)動機圓轉(zhuǎn)方部件,尺寸達1290x1180x506mm,鏤空結(jié)構(gòu)與加強筋一體化成型,材料利用率提升50%。易加三維EP-M650-1600打印機制造的火箭推力器,高度超1.3米,推力200kN,通過單件集成冷卻通道與結(jié)構(gòu)部件,減少組裝工序與檢測時間。ANDRITZ與FAME合作開發(fā)的300公斤耐酸不銹鋼壓力容器,通過WAAM技術(shù)實現(xiàn)1600mm高度成型,通過111bar壓力測試,滿足EN 13445-3標準。

市場數(shù)據(jù)與產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

據(jù)中研普華數(shù)據(jù),2025年全球金屬3D打印設(shè)備市場規(guī)模達35.6億美元,中國占比28%,多激光系統(tǒng)出貨量年增24.4%。北美、歐洲與中國占據(jù)全球90%以上市場份額,形成美歐主導、亞太追趕的格局。鉑力特、華曙高科等中國企業(yè)在多激光協(xié)同、大尺寸成型領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破,產(chǎn)品出口歐美市場。Nikon通過并購SLM Solutions成為全球最大SLM設(shè)備生產(chǎn)商,市場份額達19.95%。


標簽:3D打印

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