量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL),通過(guò)編程控制不同的波長(zhǎng),以適應(yīng)幾乎任何熱塑性材料。
3DM是一家成立于2016年的以色列公司,由激光和半導(dǎo)體電光技術(shù)專家Daniel Majer創(chuàng)立。該公司研發(fā)了一種創(chuàng)新的3D打印激光器,即量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)。這種激光器是一種半導(dǎo)體激光器,能夠?qū)⑵涓吣芄馐{(diào)諧到中紅外光譜內(nèi)的特定波長(zhǎng)。
這也就意味著,3D打印激光器可以通過(guò)編程來(lái)適配幾乎任何熱塑性材料的特定熔化特性,從而為新型粉末塑料材料的打印提供了廣闊的可能性。此外,激光的高精度和強(qiáng)度有助于材料分子之間的牢固粘合,進(jìn)一步提升零件的機(jī)械性能和各向同性。
每個(gè)激光器包括了多個(gè)光學(xué)組件,并與準(zhǔn)直透鏡和驅(qū)動(dòng)器一起組裝在冷卻配件上,最終就形成了激光模塊。 與傳統(tǒng)的固定波長(zhǎng)的CO2激光器不同,光源本身基本上是由一組比米粒還小的微型量子級(jí)聯(lián)激光器(QCL)形成。每一個(gè)光源都能發(fā)射幾瓦的能量,其波長(zhǎng)可以實(shí)現(xiàn)定制,以適應(yīng)給定的材料和零件層的排列方式。
四個(gè)不同的激光模塊與其他光學(xué)元件一起組裝到一個(gè)外殼中,這些光學(xué)元件將所有激光組合成一束高質(zhì)量、高功率的光束——又名光束頭(如圖所示),在粉末上產(chǎn)生熔化的激光點(diǎn)。
據(jù)該公司表示,其QCL技術(shù)已成功用于打印所有類型的SLS材料,包括PA、PP和TPU,理論上可以與任何粉末狀熱塑性材料一起使用。
根據(jù)3DM的透露,每個(gè)可調(diào)波長(zhǎng)激光器的成本僅為數(shù)十美元。他們還研發(fā)了一種光束頭系統(tǒng),能夠經(jīng)濟(jì)高效地安裝多達(dá)六個(gè)激光器,這些激光器可以同時(shí)工作,從而實(shí)現(xiàn)更快的打印速度。此外,該激光器在精度方面明顯超越了CO2激光器,能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的分辨率。
總的來(lái)看,QCL技術(shù)的主要?jiǎng)?chuàng)新在于其系統(tǒng)的可調(diào)諧波長(zhǎng),從而提高了塑料材料的熔化效率。而且該系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放平臺(tái),允許制造商使用多種材料,同時(shí)維持較低的運(yùn)營(yíng)成本。
根據(jù)3DM的說(shuō)法,已經(jīng)有合作伙伴在其設(shè)備上安裝了光束頭,正在生產(chǎn)環(huán)境中進(jìn)行測(cè)試。此外,該公司還計(jì)劃自己推出兩款3D打印機(jī):一個(gè)是具備單激光束配置的緊湊型專業(yè)系統(tǒng)(預(yù)計(jì)將于明年初發(fā)布),另一個(gè)是更大的四激光束3D打印機(jī)。
要實(shí)現(xiàn)3D打印更廣泛的應(yīng)用,關(guān)鍵的推動(dòng)力仍然來(lái)自技術(shù)的不斷迭代。而3DM的量子級(jí)聯(lián)激光器讓我們看到了下一代SLS 3D打印機(jī)的原型。
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