显微镜平台,太阳光模拟器,衍射光学元件,光束整形,分束镜,光谱仪,生物激光器,光束分析仪,Layertec
激光技术文档
激光技术文档
激光技术文档 首页 > 技术咨询 > 激光技术文档

匀化器的应用之一——3D打印技术

作者:维尔克斯  时间:2021-10-8 9:07:56

3D打印,是指先通过计算机从SolidworksPro/ECAD 等其它建模软件生成3D模型,再将建成的三维模型“分区”成逐层的截面,即切片,从而通过指令指导打印机逐层打印而叠加在一起。这种3D打印技术,不同于传统的机械加工技术的材制造——生产过程产生很多废料,它的材料利用率可高达95%,所以3D打印也叫增材制造。当下,3D打印可以应用于许多不同的加工工艺技术,其中许多是基于激光的,激光作为加热源,使材料选择性地融合,无论是熔化还是烧结状态,不同的技术导致不同级别的层内材料密度水平,也可以适用于不同的材料使用。

由于激光器自身结构的原因导致光束的发散角不同、能量分布不均匀、能量密度低、光束质量差等一些原因,限制了半导体激光器的实际应用效果。通过匀化器得到理想的光强分布,通常是均匀的和均匀的(如平顶光束分布),其设计特性由工艺参数决定。如在激光金属沉积(laser metal depositionLMD)中,由于高斯光束具有均匀的能量和较小的温度梯度,使用匀化器产生的环形光束在高斯光束上沉积时,工艺性能得到了改善。结果表明,该技术在减小工件残余应力、减少热积累、避免过度烧结和稀释、细化晶粒尺寸、提高涂层表面质量等方面具有明显的优势。

3D打印技术中,选择性激光熔化(selective laser meltingSLM)是最为被关注的技术。选择性激光熔化(SLM)技术可以采用粉末直接制造出3D形状的金属和合金。当下,由于其SLM技术的生产效率还比较低,所以提高SLM生产效率的解决方案可以让金属3D打印在很短的时间内打印出复杂的3D形状来。

研究表明具有中心光斑的环形光束可以改善熔池动力学,与一般的高斯光束更相比,熔池也更稳定。所以,匀化器选区激光熔化的技术就可以消除3D打印在工艺过程中导致物体内部的应力裂缝,从而可以以非常高的生产率生产完全致密的材料。

因为一般的高斯分布的激光能量存在的一个最大的问题就是大约有63%的能量会损失掉,仅仅只有37%的能量用于加工。这表明高斯分布的能量应用时浪费较多。很明显,如果对能量进行重新分配,并提供平顶光束或环形光束可以提高激光能量的应用效率和提高SLM工艺的加工效率。所以,通过匀化器对高斯分布的激光光束转换成其他形式的分布,以达成匀化器选区激光熔化的技术来提高效率。有研究指出,高斯分布的TEM00的分布模式可以通过光束整形变成反高斯(环形)分布或平顶光束分布,其生产效率至少提高两到三倍。

三种不能的激光能量分布模式图:(a) 高斯分布 (b)平顶分布 (c) 环形分布

关于我们
公司简介 人才招聘
产品中心
衍射光学元件 光学平台 激光测量 激光器 镜片 晶体 光学仪器 光学配件 太赫兹
代理厂商
芬兰 以色列 德国 美国 立陶宛 加拿大 荷兰 英国 法国
技术咨询
光学单位换算 激光基础知识 激光行业资讯 激光技术文档
联系我们
联系方式 在线留言
0755 84870203

服务热线

网站地图