環形激光雙光協同打印通過環形光束與高斯光束的智能配合,實現金屬粉末高效熔化與精準成型。該技術突破傳統單束激光打印的飛濺、過熱難題,使打印效率提升100%以上,成為工業級3D打印的革新方案。

工作原理簡析
環形激光的能量呈環狀分布,中心區域能量低、邊緣均勻,能減少熔池中心的蒸汽反沖與顆粒飛濺。雙光協同技術將環形光與高斯光動態組合——高斯光聚焦熔化金屬粉末,環形光環繞控溫,形成“中心熔化+邊緣控溫”的協同效應。例如鉑力特在德國Formnext 2025展出的鈦合金零件打印,通過環形光斑抑制飛濺,配合高斯光快速熔化,實現100μm層厚下的高精度成型。
操作步驟詳解
雙光協同打印需經四步完成:首先,計算機將3D模型分層切片,生成激光掃描路徑;其次,激光系統啟動雙光束模式,高斯光束聚焦熔化粉末,環形光束同步環繞控溫;接著,工作臺逐層下降,每層打印后通過惰性氣體吹掃減少氧化;最后,后處理環節對零件進行熱處理與表面拋光。以北京亦莊企業研發的MT400M金屬3D打印機為例,其雙光協同系統可自動調整光束功率與掃描速度,確保復雜結構件的一次成型成功率。
材料選擇要點
該技術適配多種材料,金屬類如鈦合金、不銹鋼、鋁合金,非金屬類如光敏樹脂、尼龍、TPU。鈦合金因高強度與耐高溫特性,常用于航空航天零件;光敏樹脂則因高精度成型特點,適用于醫療導板與珠寶原型。鉑力特實驗顯示,使用TC4鈦合金配合環形光斑工藝,零件致密度可達99.9%,且表面粗糙度大幅降低。
應用前景展望
隨著技術迭代,雙光協同打印正向多領域滲透。在航空航天領域,可快速制造發動機葉片與衛星支架;在醫療領域,可定制高精度手術導板與可降解植入物;在汽車工業,可優化電池包結構與輕量化部件。據中研網預測,到2030年,中國3D打印市場規模將突破千億,其中雙光協同技術占比將顯著提升,推動制造業向智能化、綠色化轉型。
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