国外正在开发一种基于蓝色激光的新型金属3D打印机

近日，3D打印机制造商Essentium与工业激光器专家NUBURU正在合作开发一种基于蓝色激光的新型金属3D打印机。新设备旨在实现工业级金属部件的高分辨率以及高吞吐量制造，项目将以“多年、数百万美元”的协议进行开发。据合作伙伴称，该系统将适用于汽车、航空航天和国防等各种关键行业。

新3D打印机将集成NUBURU专有的蓝色激光技术，采用送丝形式，实现定向能量沉积(DED) 3D打印。事实上，作为合作的一部分，NUBURU会将其3D打印应用专利授权给Essentium。

NUBURU联合创始人、首席执行官兼总裁表示，他们的高功率、高亮度蓝色激光技术以及相关3D打印专利将帮助Essentium打造一款功能强大的金属3D打印机，应用范围更加广泛。

NUBURU蓝色激光

Essentium是一家专注于高速挤出工艺的3D打印技术开发商，其推出的HSE技术适用于工程丝材的高速、高温FFF挤出，声称比市场上的工业挤出机快10倍。因此，即将推出的蓝色激光3D打印机将标志着Essentium在金属3D打印领域的首次亮相。

蓝色激光对金属3D打印具有特殊的意义。以铜、不锈钢和铝等为代表的主流金属材料对传统使用的红外激光吸收率并非最高，而是会反射大部分能量。即便当前的技术已经较为成熟，但仍就有很大的改进空间，改变光源就是最重要的因素之一。

相关资料指出，450-560nm波长激光的应用提高了镁、铝、铜合金等高反射金属粉末在激光选区熔化技术中的吸收率，提高了高反射率金属材料的加工质量与加工效率。纯铜对515nm绿激光的吸收率接近40%，对450nm蓝色激光的吸收率则达到65%，分别相当于常规SLM用红外激光的8倍和13倍。3D打印技术参考查询资料发现，相同的应用，原来采用几千瓦的红外激光器功率，切换到蓝色激光只需要500瓦，并能解决了红外激光焊接时“大量飞溅污染”的问题。因此，随着对短波长高功率激光器开发的克服，采用SLM技术进行纯铜3D打印开始出现转机。

铜、金、铝等材料比其他波长更好地吸收蓝色激光

2017年，Fraunhofer激光技术研究所表示正在探索采用绿激光进行纯铜3D打印，并表示未来将创造一种可靠的用于单模操作的高质量激光器，稳定输出最大功率达400w的515nm波段激光。2018年，通快推出了第一款绿激光SLM打印机，该设备配备波长为515nm的TruDisk1020绿光激光器，打印零件铜含量高于 99.9％，实现了100％IACS的电导率和99.9％的致密度。

同样在2017年，日本岛津推出了100w的高功率蓝光二极管激光模块，并采用它进行了纯铜的3D打印。而国内杨永强教授团队在2021年表示，正在开发一款将1070nm的红外光纤激光与450nm的蓝色激光相结合的新型金属PBF打印机，红外/蓝光的复合既可以打印钛合金、铝合金、不锈钢等常规材料，也可以打印对红外光具有高反作用的金、银、纯铜等材料。

杨永强教授团队开发的双波长3D打印机

因为在能量吸收方面的更优表现，蓝色激光可以更快地熔化高反射金属材料。因此，NUBURU声称其蓝色激光技术可以使3D打印速度比其他类似工艺快十倍，同时可以带来更高的零件力学性能。

据Essentium称，新的3D打印机将生产类似于传统铸件和锻件的零件，并且需要“最少的后处理”。Essentium首席开发官兼联合创始人表示，NUBURU是蓝色激光技术的领导者，双方的合作将给金属3D打印带来新的创新。

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3D打印技术参考

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