金屬增材制造 （AM）行業(yè)正步入一個新階段--生產(chǎn)率和效率的提高不再受制于傳統(tǒng)的高斯光束輪廓。相反，由nLIGHT AFX激光創(chuàng)新技術(shù)驅(qū)動的動態(tài)光束整形技術(shù)將打破障礙，重新定義打印可能性。
對于使用 EOS 和 AMCM 金屬解決方案的 AM 制造商而言，這一創(chuàng)新不僅是技術(shù)上的改進，更是一種競爭優(yōu)勢。光束成型提高了生產(chǎn)率，增強了工藝穩(wěn)定性，并增強了材料能力。但它是如何工作的？讓我們一探究竟。
Image 1: 高級激光工具的一些示例：高斯、環(huán)、TopHat、C 形、梯度線、多光斑 光束整形革命：不僅僅是增加更多激光器
長期以來，業(yè)界一直通過增加 AM 系統(tǒng)中激光器的數(shù)量來追求更高的生產(chǎn)率。這雖然提高了制造率，但也增加了運營成本和維護復(fù)雜性。但光束整形技術(shù)提供了另一種方法，它能在不增加擁有成本的情況下，提高激光器的效率并擴大工藝窗口。
在 EOS，我們正在利用由 nLIGHT AFX 激光器驅(qū)動的 EOS 金屬解決方案來應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，從而實現(xiàn)：
七種可切換的光束輪廓可提高產(chǎn)量，在不影響零件質(zhì)量的情況下，可將構(gòu)建速度至少提高 2 倍。
無與倫比的激光靈活性，光斑尺寸范圍從約 85 微米的高斯輪廓到 250 微米的環(huán)形輪廓，可精確控制能量分布。
Image 2 : 激光束和橫切的高斯光束輪廓
EOS 并不單純依賴更多的激光器，而是將重點放在更智能地利用激光器上--更均勻地分配熱量，以形成更穩(wěn)定的熔池、減少飛濺并實現(xiàn)更好的材料加工性。這種適應(yīng)性方法可確保制造商在提高生產(chǎn)率的同時保持一致性和質(zhì)量，這是航空航天、國防和工業(yè)模具應(yīng)用中的一個關(guān)鍵因素。
Image 3 : 測量環(huán)和 EOS 徽標光束形狀 金屬 AM 中光束整形的主要優(yōu)勢
1、在不犧牲質(zhì)量的前提下提高生產(chǎn)率
研究證實，光束整形能顯著提高生產(chǎn)率。對316L 不銹鋼的研究表明，與高斯光束相比，成型率提高了兩倍，原因是艙口距離更大，掃描速度更高。
2、提高工藝穩(wěn)定性，減少飛濺
粉末床熔融-激光束（PBF-LB）AM 最大的挑戰(zhàn)之一是飛濺物的產(chǎn)生，它會污染粉末床并縮短過濾器的使用壽命。Fraunhofer IAPT 的一項研究發(fā)現(xiàn)，使用環(huán)形光束輪廓可將煙塵和飛濺物減少 75%，從而實現(xiàn)更清潔的構(gòu)建并減少材料浪費。
3、加工難以焊接的材料
通過束流整形，可以加工以前難以焊接的材料，包括鎳基超級合金、工具鋼、精選鋁合金和難熔金屬。這為航空航天、國防和工業(yè)模具等對材料性能要求較高的領(lǐng)域的新應(yīng)用鋪平了道路。
4、工件質(zhì)量穩(wěn)定，減少后處理工序
通過穩(wěn)定熔池，光束整形可最大限度地減少零件之間的差異，并實現(xiàn)更好的微觀結(jié)構(gòu)控制。慕尼黑工業(yè)大學對 316L 不銹鋼進行的一項研究發(fā)現(xiàn)，環(huán)形梁輪廓顯著擴大了工藝窗口，在保持高密度零件的同時實現(xiàn)了更大的靈活性。這也意味著減少了后加工步驟，直接降低了生產(chǎn)成本。
5、通過延長粉末和過濾器壽命實現(xiàn)成本效益
EOS 在對 IN718 的研究中發(fā)現(xiàn)，光束整形可減少高達 70% 的粉末損耗，減少 60% 的冷凝物形成，從而直接提高材料利用率并縮短維護周期。對于 EOS 客戶來說，這意味著更低的耗材成本、更少的停機時間和更高效地使用高價值金屬粉末，從而實現(xiàn)更快的投資回報。
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光束整形為什么對 EOS 客戶很重要
對于使用 EOS 和 AMCM 金屬解決方案的制造商而言，集成光束成型技術(shù)意味著更快的生產(chǎn)周期、更高的材料效率和更低的總體成本，而無需昂貴的多激光系統(tǒng)。
"憑借 nLIGHT AFX 激光器的尖端技術(shù)，EOS Metal Solutions 正在重新定義增材制造的未來。我們正在突破材料創(chuàng)新的極限，顯著提高生產(chǎn)速度，并達到過去認為不可能達到的精度水平"。
EOS 金屬產(chǎn)品管理主管 Sebastian Becker
此外，一體工藝集成也給 EOS 用戶帶來優(yōu)勢。光束整形從設(shè)計源頭融于現(xiàn)有的 EOS 工作流程，這意味著光束整形無需進行大量質(zhì)量體系重新認證即可應(yīng)用。 這可確保用戶利用現(xiàn)有的知識和結(jié)構(gòu)可輕松過渡到更高的生產(chǎn)率和更好的零件質(zhì)量生產(chǎn)。
