下一代粉末床激光熔融3D打印技術SLM系統的藍圖

      增材制造在工業生產中變得越來越重要，決定性的因素是零件尺寸的可擴展性和增材制造系統的生產力。在此背景下，德國Fraunhofer(弗勞恩霍夫)激光技術研究所(ILT)的科學家正在進一步開發選擇性激光熔融(SLM)技術。

為此，Fraunhofer在亞琛建立了一個新的SLM實驗室系統。該系統具有1000 mm x 800 mm x 500 mm的有效可用構建體積，能夠快速制造大型金屬部件，并且工藝可靠性高。

氣體保護策略與激光加工策略

通過測試系統，Fraunhofer ILT希望證明大型SLM系統也是可行的。 開發工作的一個重點是暴露和保護氣體流量的新策略，原來的惰性氣體保護策略對于非常大的構建體積不再有效。為此，Fraunhofer ILT的科學家正在將他們的方法放在小型可移動加工頭上，并采用局部屏蔽系統，確保在每個加工點都有恒定的惰性氣體流，從而用于構建大尺寸的零件。

嘗試采用不同的激光和光學系統

在Fraunhofer ILT，科學家正在測試帶有光纖激光器的系統以及具有成本效益的二極管激光器。除了使用帶有當前普遍采用的振鏡的掃描儀系統之外，他們還正在研究具有高動態線性軸和多個可單獨控制的二極管激光器的移動加工頭。這種多點處理的優點是能夠通過增加激光束源的數量來顯著并且成本有效地增加系統的構建速率。這種新的系統設計理念，允許通過延長軸系的行程長度來增加構建體積，而不改變光學系統。Fraunhofer ILT發現兩種光學系統都有其各自的優點和缺點，所以Fraunhofer ILT將繼續探索這兩種方法。

Fraunhofer ILT的研究結果將為當前的粉末床激光熔融制造商打下新的基礎，開發和構建下一代SLM系統。Fraunhofer ILT的目標是這個系統能夠成功地應用于批量生產。新的SLM系統的可擴展性是一大特色：因為不需要調節保護氣體系統和光學系統，所以比以前更容易使構建體積得到有效擴展以滿足不同的應用。

智能處理策略增加了價值

Fraunhofer ILT的科學家不僅開發系統技術，而且開發高效的流程管理參數。產品創造的附加價值是通過智能曝光和路徑規劃策略以及合適的工藝參數創建的。這一發展的長期目標不僅僅是為了開創可持續管理的新應用，而且也是為了解決零件構建過程中內部熱應力和可持續地控制零件扭曲變形等挑戰。*重要的是，新系統將滿足輕量化設計和一體化功能實現的新趨勢，為航空航天、汽車和模具制造行業等要求嚴格的行業制造大型的功能優化的結構組件。

國際上，包括GE，Additive Industries,還有來自硅谷斯坦福背景的創業公司Seurat都在發力大尺寸粉末床激光熔融技術。

其中，Seurat的技術*初是由勞倫斯利弗莫爾國家實驗室(LLNL)的一個團隊開發的。不僅為了更大，還追求更快，Seurat在2016年提交的一項專利詳細介紹了一種由“粉末床成像的二維能量圖案化系統”組成的3D打印過程。這表明，Seurat正在探索一種金屬3D打印工藝，該工藝采用“二維圖案化的能量束“來熔融金屬粉末，這也能夠將激光器的能量發揮更大的效率。雖然是家初創企業，Seurat的前景不容低估，剛剛的A輪融資就獲得了GE的跟投，而Seurat的創始人和首席技術官均來自斯坦福大學，其中一位具有麻省理工本科和斯坦福的碩士與博士學歷。

不過對于中國企業來說，在這條競技之路上，獲得Fraunhofer的專利授權是一個可以考慮的思路。Fraunhofer專注于研發，大量的專利技術由Fraunhofer開發出來，并授權給各行各業的企業和Fraunhofer孵化出來的企業。

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