华曙高科以光束整形推动金属3D打印新一轮创新！
在已结束的TCT亚洲3D打印展会上，华曙高科给笔者的最大印象是，该公司正在成为国内金属3D打印技术跃升的重要推动力量之一，尤其以光束整形技术最具代表性。在过去一到两年的时间内，笔者进行了大量与光束整形技术相关的内容创作，并认为这将是金属3D打印技术当前以及未来的重点创新发展方向之一。
华曙高科此次带来了系统性的可落地应用光束整形金属3D打印解决方案，成为本次展会的最大亮点之一。同时，华曙高科在该技术类型的开拓上，已经较为领先。3D打印技术参考对华曙高科研发部李黎博士进行了采访，其详细介绍了光束整形技术在该公司的研发及当前发展和应用情况。
华曙高科光束整形技术基本情况
李黎博士指出，华曙高科并未以替换激光器作为手段，而是通过特殊的光学调控手段，将常规使用的高斯光束整形为环形光束。
传统高斯光束的能量过多的集中在了光束中心的地方。在高功率、大层厚的打印情况下，高斯光束的熔池更窄、更深，熔池底部非常容易形成气孔，过多的气孔会影响整个产品的力学性能。而光束经整形后，如使用环形光斑，熔池更宽、更浅，熔池底部不易形成气孔，从而提高了产品的力学性能。此外，更宽的熔池支持使用更大的线间距，从而使烧结效率大幅提高。
华曙高科对钛、铝、不锈钢以及铜合金等材料进行了对比测试，结果显示，使用整形光束的烧结效率比传统高斯光束提高一倍以上，且这些材料的致密度与高斯光束相当，除铜合金外，其他金属材料致密度均可超过99.95%。华曙高科在现场展示了环形光斑打印的火箭喷嘴（不锈钢）、泵体（铝合金）、套筒等不同行业的应用案例。
由华曙高科高斯光斑和环形光斑3D打印的火箭发动机喷嘴
华曙高科高斯光斑和环形光斑3D打印的其他零件对比
华曙高科金属3D打印技术发展路线创新突破
华曙高科在展会现场布置了四台集成了光束整形技术的3D打印机，并进行现场打印；同时展出多件采用传统高斯光斑及环形光斑打印的部件对比，分享了大量光束整形技术对金属3D打印带来的变革影响。
对于华曙高科光束整形技术的研发背景，李黎博士指出，这源于增材制造行业的发展趋势。近年来，金属3D打印技术发展的主要特点是，发展更大的打印尺寸、以及更多的激光数量，目的也都是为了提高打印效率。华曙高科从2018年开始，也相继推出了多款打印尺寸超过一米的高分子和金属3D打印机，配备的激光数量最高可达32台。但是，华曙高科并没有完全局限在增加设备的打印尺寸、增加激光器的数量，而是希望从更基础的技术角度出发，通过技术创新为用户提质增效。
李黎博士指出，华曙高科发展的核心就是创新，也是华曙发展的灵魂。在这个背景下，华曙进行了大量创新技术的调研，最终聚焦在用更新的、更先进的光束控制手段，来进一步提高生产效率。经过长期测试、设备装配以及在合作伙伴的配合下，华曙高科目前已经成功实现了钛合金、铝合金、不锈钢、模具钢的大尺寸环形光斑打印；同时已经将光束整形技术装配在了多款设备上可以销售，如FS191M、FS273M、FS350M，甚至8激光的FS721M系列设备，并且未来计划将该技术拓展至更多型号的设备上，帮助进一步提高产业化客户的生产效率，并推动整个增材制造行业的发展。
由此可看出，华曙高科正将光束整形技术作为重要技术之一，深度融入其自主创新的全产业链解决方案中。这些设备的成功推出将为光束整形技术的研发和应用奠定坚实基础，增强行业对国内金属3D打印技术创新的信心。
光束整形3D打印可应用于多行业多场景
光束整形技术在增材制造领域具有重要的应用价值。经华曙高科调研，光束整形技术可适用于多种应用场景，包括民用行业如模具、消费电子、航天以及部分精铸工艺场景。
但需要指出的是，整形光束并不会完全替代传统高斯光束。传统高斯光束中心能量集中，能快速形成深熔池，对薄壁结构或精细特征的成型效果更优。此外，对于复杂的零件打印，单靠光束整形技术仍然难以同时满足所有要求。因此，未来更可能是两种技术搭配使用，根据具体的应用进行分析，而且部分厂商已经推出可切换光斑的设备，在同一设备中兼容高斯与环形光束，根据不同的打印需求、材料特性，灵活选择和切换光束类型，以达到最佳的打印效果。
华曙高科高斯光束3D打印高精度零件
因此，光束整形技术很可能会逐步渗透到航天、能源重工、精铸等需要大尺寸、高可靠性零件的制造场景。例如，3D打印技术参考于日前报道了美国知名航空航天金属3D打印服务商Sintavia已经采购了光束整形装备开展服务。而高斯光束则将继续在高精度制造领域发挥重要作用。
市场分化情况下打造属于自己的护城河
除光束整形技术之外，华曙高科还在此次展会发布了熔池监测、粉面平整度检测、自研MES软件等创新技术，以及3款用于金属3D打印高效清粉的旋转清粉台，助力增材制造产业化。
3D打印技术参考注意到，国内金属3D打印行业的发展正在呈现多样化的态势，一些厂商更加关注推动生产与应用的广度，一些厂商则更加关注技术的创新，还有一些则聚焦细分赛道。这些发展方向，都将打造出属于他们的护城河。
面对挑战，李黎博士表示，华曙高科将继续坚持自主创新，从基础技术层面进行更多创新和研发，在未来会继续坚持这条道路，不断推出更多的创新技术，助力整个行业的发展。同时，华曙也非常注重构建良好的合作伙伴关系，致力于通过与全球客户深度合作，共同推动新技术应用。此外，华曙高科也在持续培养自身人才队伍，加强人才梯度建设，为增材制造技术不断创新打好基础。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。
