3D 打印機和激光光源開發(fā)商3DM Digital Manufacturing推出了一項新技術，使采用者能夠調整他們的選擇性激光燒結 (SLS) 3D 打印激光器以處理特定材料或應用。
與 CO2 或光纖光束相比，據(jù)說 3DM 的可定制激光器可以在縮短交貨時間的情況下生產出分辨率更高、機械性能更高的部件。該公司在研發(fā)環(huán)境中對其技術進行了全面優(yōu)化，現(xiàn)在正準備通過推出自己的專有機器將其推向市場。一旦發(fā)布，它們有望促進以定制為關鍵的各種 3D 打印用例。
“我們的獨特之處在于我們制造了自己的激光器，”3DM Digital manufacturing 首席執(zhí)行官 Ido Eylon 解釋說。“我們不使用 CO2 或光纖激光器或類似的東西，我們實際上生產自己的激光器，使用戶能夠瞄準最適合其塑料材料的特定波長。這就是我們技術核心的不同之處。”
3DM Digital Manufacturing 的激光打印頭（已拆解）。圖片來自 3DM 數(shù)字制造。
3DM 的 SLS 激光創(chuàng)新
雖然 3DM 名義上于 2016 年在以色列成立，但其技術的根源可以追溯到其大股東 Daniel Majer 博士。這位 3DM 創(chuàng)始人畢業(yè)于魏茨曼科學研究所，從事電光部件研發(fā)工作 30 年，同時還從事激光開發(fā)，并在 3D 打印方面投入了近十年時間。
基于 Majer 的研究，3DM 現(xiàn)已開發(fā)出一款可上市的激光器，能夠以比現(xiàn)有打印技術快十倍的速度熔化聚合物粉末。更重要的是，據(jù)說該技術能夠將熱塑性塑料轉化為分辨率比目前領先的打印機更好的部件，從而為工業(yè) 3D 打印開辟新市場。
特別是，3DM 認為 3D 打印可以在 2019 年價值 5700 億美元的全球聚合物制造市場中占據(jù)更大份額。雖然“技術創(chuàng)新不足”限制了工業(yè) 3D 打印“僅占該市場的百分之幾”，但該公司表示其技術的低成本和高可擴展性有可能改變這一現(xiàn)狀。
盡管 3DM 最初是作為Terralab Ventures的一家孵化器公司起家的，該公司仍擁有其約 23% 的股份，但后來它已經分拆出來并在特拉維夫證券交易所上市。這筆交易見證了該公司的 IPO 到 2021 年 6 月結束，凈賺約 1300 萬美元，用于推出其首批商業(yè)產品。
顯示 3DM Digital Manufacturing 激光打印頭內部結構的特寫鏡頭。照片來自 3DM 數(shù)字制造。
3DM 的技術如何運作？
那么，3DM 專有的激光器與市場上的其他激光器究竟有何不同？好吧，光源本身基本上是由一組比一粒米還小的微型量子級聯(lián)激光器 (QCL) 形成的。它們中的每一個都會發(fā)出幾瓦的能量，其波長可以定制以適應給定的材料和部分層的排列方式。
與固定在特定波長的傳統(tǒng) CO2 激光器相反，3DM 表示其技術允許更有效（并且可能更快）的激光吸收。該公司還指出，其激光器生產的零件具有非常高的表面光潔度，以及其預期的波長靈活性如何使其與更廣泛的材料池兼容。
從本質上講，3DM 通過將激光器固定在由冷卻機構、驅動器和透鏡組成的組件上以形成激光模塊，從而將其激光器變成了可銷售的產品。然后可以將其中的一些組合成一個光束單元，能夠在 3D 打印過程中在給定粉末上創(chuàng)建第一個多波長點，并能夠寫入零件幾何形狀。反過來，組合四個光束單元來創(chuàng)建一個 3DM 打印頭。
在產品的第一次迭代中，該公司組合了四個光束頭，使用拼接算法確保區(qū)域之間沒有間隙。也就是說，該公司表示其方法是可擴展的，引入更多光束可能會提高 3D 打印速度。在第三方測試中，該技術甚至產生了機械性能優(yōu)于其他領先 SLS 打印機的部件。
在其他方面，與更便宜的光纖激光器相比，3DM 的技術能夠達到更高的波長，而無需添加劑來確保激光相互作用。事實上，該公司的激光器可以發(fā)射中紅外光譜中的任何波長，使其能夠匹配任何熱塑性塑料的吸收特性，并允許采用者為給定的用例選擇最經濟的原料。
3DM Digital Manufacturing 的原型 3D 打印機。照片來自 3DM 數(shù)字制造。
3DM即將上市
3DM 已經將其激光打印頭集成到四頭原型研發(fā)系統(tǒng)中，據(jù)說其第一代機器即將“產品化”。盡管這些機器的確切規(guī)格尚未公開，但據(jù)了解，它們將打印頭安裝在構建室的頂部，其布局可提高冷卻效率。
隨著 3DM 不斷迭代其技術，它旨在確定其潛在的可持續(xù)性和易于后處理的優(yōu)勢。在應用方面，該公司已經驗證了其使用鞋墊等柔性材料生產零件的能力，但它繼續(xù)看到其激光器的廣泛使用案例，特別是在需要大規(guī)模定制和特種材料的領域。
隨著測試版機器將于 2023 年年中發(fā)貨，并計劃在 2023 年底全面推出，該公司將繼續(xù)與技術和應用合作伙伴合作，以擴大其能力和產品。
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