世界首款飛秒激光3D打印機(jī)問(wèn)世,可以直接在玻璃基板上打印鐵粉末

時(shí)間:2017-09-01

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導(dǎo)語(yǔ):日前,美國(guó)加州增材制造公司PolarOnyx開(kāi)發(fā)出世界上第一款飛秒激光增材系統(tǒng)。飛秒激光的脈沖能瞬間電離金屬顆粒,將它們結(jié)合在一起,同時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于能在瞬間將金屬顆粒熔融在一起,飛秒激光在制造更致密的零件方面有先天優(yōu)勢(shì)。

日前,美國(guó)加州增材制造公司PolarOnyx開(kāi)發(fā)出世界上第一款飛秒激光增材系統(tǒng)。飛秒激光的脈沖能瞬間電離金屬顆粒,將它們結(jié)合在一起,同時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于能在瞬間將金屬顆粒熔融在一起,飛秒激光在制造更致密的零件方面有先天優(yōu)勢(shì)。

幾十年來(lái),微加工領(lǐng)域一直在使用飛秒激光,以進(jìn)行幾乎零熱應(yīng)力和尺寸公差精確的加工。由于飛秒激光的短脈沖寬度和高能量,熱應(yīng)力被保持在局部,而不會(huì)讓金屬周邊區(qū)域發(fā)生變形。

PolarOnyx是一家加州增材制造公司,已經(jīng)開(kāi)發(fā)出世界上第一款飛秒激光增材系統(tǒng)。傳統(tǒng)的DMLM(直接金屬激光熔化)機(jī)器使用CW(連續(xù)波)激光,這些激光雖然非常適合用來(lái)加工鋁、鈦等低溫材料,但很難加工鎢、鐵等更高溫度的材料。更高溫度的材料需要多得多的能量來(lái)將金屬顆粒熔融在一起。由于這種能量增加,CW激光必須輸出更多的激光功率。然而,它們的脈沖持續(xù)時(shí)間(即激光的停留時(shí)間)并未改變。因此,周?chē)慕饘兕w粒受到影響,從而導(dǎo)致“熱應(yīng)力”被內(nèi)置到零件中。

相比之下,飛秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間短得多,能瞬間電離金屬顆粒,將它們結(jié)合在一起,同時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于能在瞬間將金屬顆粒熔融在一起,飛秒激光在制造更致密的零件方面有先天優(yōu)勢(shì)。

此外,PolarOnyx還成功地在玻璃上直接打印鐵粉末。鐵和玻璃的熔融溫度不同,但非常接近。使用傳統(tǒng)的CW激光,熱積聚會(huì)導(dǎo)致玻璃破裂。然而,利用飛秒激光工藝及其快速熔化鐵粉的能力,鐵會(huì)熔化,同時(shí)不會(huì)對(duì)玻璃基板造成任何損壞。

最有意思的是,PolarOnyx設(shè)想了這樣的一種工藝,通過(guò)它,一臺(tái)機(jī)器能同時(shí)集成飛秒激光的增材和減材特性。這樣的好處是,只用一臺(tái)機(jī)器就能完成打印作業(yè)和零件的后加工。飛秒激光可以先打印一層材料,然后對(duì)該打印層進(jìn)行減材磨削,以實(shí)現(xiàn)打印層所需的精確加工尺寸公差。

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