激光器在增材制造中的应用:从基础原理到前沿技术
2025-07-31

 

 激光技术作为现代工业制造的重要工具,近年来在增材制造(Additive Manufacturing, AM)领域中发挥着越来越重要的作用。激光器因其高精度、高能量密度和良好的可控性,成为实现高质量3D打印的关键设备之一。

 一、激光器的基本原理与分类

激光器是一种能够产生受激辐射的光源,其核心由增益介质、泵浦源和光学谐振腔组成。根据增益介质的不同,激光器可以分为固体激光器、气体激光器、准分子激光器和光纤激光器等类型。其中,光纤激光器因其高电光效率、高光束质量、抗干扰性强以及系统紧凑性好等优点,已成为增材制造中最常用的激光光源。

 

在增材制造中,激光器主要用于SLM(激光选区熔化)、SLS(激光选区烧结)、SLA(立体光刻)和LENS(激光熔覆)等工艺。不同类型的激光器适用于不同的材料和工艺需求。例如,CO2激光器因其高输出功率和低成本,常用于聚合物材料的SLS工艺;而Nd∶YAG激光器和Yb光纤激光器则因其在金属材料中的高吸收率,广泛应用于SLM和DMLS(直接金属激光烧结)工艺。

 

 二、激光器在增材制造中的关键作用

在增材制造过程中,激光器的作用不仅仅是提供能量,更是决定打印精度、表面质量和材料性能的关键因素。激光器的稳定性、一致性和响应速度直接影响到最终产品的质量。例如,在SLM工艺中,激光器需要在短时间内将金属粉末完全熔化并固化,这对激光器的功率密度和热控制能力提出了极高的要求。

此外,激光器的波长选择也至关重要。金属材料通常在较短波长(如1064nm)下具有更高的吸收率,因此Nd∶YAG激光器和Yb光纤激光器成为金属3D打印的首选。而聚合物材料则在较长波长(如10.6μm)下具有更高的吸收率,因此CO2激光器更适合用于聚合物的SLA工艺。

 

 三、思创激光:推动国产化进程的先锋

在激光器国产化进程中,思创激光作为国内高功率光纤激光技术领域的领军企业,凭借多年的技术积累和持续的研发投入,成功开发出多款适用于增材制造的专用光纤激光器。这些激光器不仅在性能上达到了国际先进水平,还在稳定性、一致性和响应速度等方面表现出色,满足了增材制造对高精度加工的需求。

 

思创激光的STR-AM系列增材制造专用光纤激光器,凭借其高稳定、高精度、高一致性的核心优势,广泛应用于航空航天、医疗、模具等多个高端制造领域。该系列激光器还具备模块化设计和灵活集成的特点,能够为多光增材制造设备提供更优的解决方案,有效降低设备能耗和维护成本。

 

值得一提的是,思创激光在增材制造专用光纤激光器的研发过程中,不仅注重技术指标的提升,还积极与国内知名设备厂商合作,通过实地测试和反馈优化,不断改进产品性能。目前,思创激光已成功获得头部企业的批量化订单,并在多个应用场景中实现了国产替代。

 

 四、未来展望:激光技术与增材制造的深度融合

 

随着激光技术的不断发展,激光器在增材制造中的应用也将更加广泛和深入。未来,超短脉冲激光器(如皮秒、飞秒激光器)有望在高精度微纳加工领域发挥更大作用,特别是在纳米粒子烧结和复杂结构制造方面。此外,多激光器组合技术也将进一步提升增材制造的效率和质量,为智能制造带来新的突破。

思创激光将继续秉持“科技驱动升级”的理念,致力于激光技术在智能制造中的应用,推动我国增材制造产业实现跨越式发展。

 

激光器在增材制造中的应用不仅体现了激光技术的先进性,也展示了其在高端制造领域的巨大潜力。随着国产激光器的不断进步,未来激光技术将在更多领域发挥重要作用,为制造业的智能化转型注入新的动力。而思创激光作为这一领域的佼佼者,正以实际行动推动激光增材制造的国产化进程,为行业发展贡献力量。

 

 

 

 

 

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