最初是兩臺(tái)激光器，然后增加到四臺(tái)，再到八臺(tái)，緊接著是10臺(tái)和12臺(tái)?，F(xiàn)在，已經(jīng)可以看到64臺(tái)激光器的身影了。

作者：Laura Griffiths
來源：TCT MAGAZINE
翻譯：資源庫

在過去的五年中，金屬增材制造（AM）系統(tǒng)中的激光器數(shù)量不斷增加，這不僅成為行業(yè)熱議的焦點(diǎn)，也被視為粉末床技術(shù)進(jìn)步的象征。然而，除了生產(chǎn)效率的提升和更大的構(gòu)建體積外，這些系統(tǒng)的復(fù)雜性也在顯著增加。每增加一臺(tái)激光器或每擴(kuò)展一毫米的構(gòu)建體積，都會(huì)為本已復(fù)雜的工藝參數(shù)設(shè)置和車間空間管理帶來更多挑戰(zhàn)。

尼康SLM Solutions是最早推出多激光系統(tǒng)的公司之一。十多年前，該公司發(fā)布了其雙激光器SLM 280系統(tǒng)。如今，SLM 280已發(fā)展到第三代——SLM 280 PS，并被奧迪和布加迪等汽車制造商廣泛采用。然而，正如增材制造技術(shù)的發(fā)展一樣，市場的接受速度并沒有跟上技術(shù)的進(jìn)步步伐。

尼康SLM Solutions的產(chǎn)品營銷經(jīng)理本杰明·哈斯（Benjamin Haas）表示：“市場曾經(jīng)對多激光系統(tǒng)的零件質(zhì)量存有疑慮，即便用戶已經(jīng)掌握了多個(gè)激光器在同一工作空間內(nèi)的操作方法。但是，一旦市場接受了這一點(diǎn)，增材制造的應(yīng)用規(guī)模就逐漸擴(kuò)大了，這也意味著為了提高生產(chǎn)效率，必須增加更多激光器?！?br />

目前，尼康SLM Solutions的旗艦機(jī)型是NXG XII 600，這是一款配備12臺(tái)激光器、構(gòu)建體積為600 x 600 x 600毫米的選擇性激光熔化系統(tǒng)，總激光功率高達(dá)12千瓦。該設(shè)備已被Divergent Technologies和GKN Aerospace等企業(yè)采用，并且多家用戶一次性安裝了多臺(tái)NXG XII 600。公司認(rèn)為，成功的關(guān)鍵在于對生產(chǎn)力的理解不僅僅停留在提升激光功率上。

哈斯解釋道：“我們始終從整體生產(chǎn)力的角度考慮，從構(gòu)建任務(wù)的啟動(dòng)到完成，以及設(shè)備的周轉(zhuǎn)時(shí)間。在SLM 500上，我們首次引入了可拆卸的構(gòu)建缸，使得兩次任務(wù)之間的時(shí)間縮短到不到一小時(shí)。設(shè)計(jì)NXG時(shí)，我們顯然延續(xù)了這一理念。試想一下，這么大一臺(tái)機(jī)器在你清理工作時(shí)處于閑置狀態(tài)，效率損失會(huì)非常巨大！”

激光越多，問題越多？

在金屬增材制造中，全面考慮構(gòu)建過程的每個(gè)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵。對于打算構(gòu)建大型零件或同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)零件的用戶來說，大型設(shè)備顯然具有吸引力。然而，如何存儲(chǔ)材料、移除構(gòu)建零件，以及維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備等一系列問題，都是金屬增材制造專家SJ Jones在評估新型多激光技術(shù)時(shí)必須考慮的核心因素。

Jones坦言：“老實(shí)說，多激光技術(shù)讓我很頭疼。如何對其進(jìn)行認(rèn)證？如何確保多臺(tái)激光器的精度一致？如果其中一臺(tái)激光器出現(xiàn)故障，其他激光器能否順利替代？相比于增加更多激光器，我更傾向于升級現(xiàn)有平臺(tái)，提高它的可靠性和能力?！?br />

根據(jù)英國制造技術(shù)中心（MTC）發(fā)布的報(bào)告，激光器在多激光系統(tǒng)中的相互作用是最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。如果不能有效優(yōu)化激光器之間的“拼接”過程，可能會(huì)帶來更多制造缺陷。MTC增材制造高級研究工程師Alex Hardaker表示：“用戶需要特別關(guān)注多個(gè)激光器之間的相互作用。不僅是激光器在單個(gè)零件上同時(shí)工作時(shí)的拼接問題，還要考慮氣流是否會(huì)將一個(gè)熔池產(chǎn)生的煙霧或飛濺物帶到另一個(gè)激光器區(qū)域?！边@些因素及其對零件質(zhì)量的影響都必須在認(rèn)證過程中加以考慮，這也增加了測試的復(fù)雜性。此外，還需考慮多激光系統(tǒng)中校準(zhǔn)漂移對設(shè)備長期運(yùn)行的影響，并據(jù)此制定合理的校準(zhǔn)周期，以確保零件的一致性。

Jones進(jìn)一步指出：“實(shí)際上，我們正在面對的是一個(gè)物理學(xué)難題。你只能注入有限的熱量和能量，熔池的形成、粉末的物理特性等諸多因素都需要考慮。因此，關(guān)鍵不僅在于激光器的數(shù)量，還在于激光器的布局方式——你是選擇矩形布局還是圓形布局？如何清潔激光窗口？激光器打在粉末床上的角度也有優(yōu)劣之分，這么小的腔體內(nèi)有太多的物理學(xué)問題需要解決！”

相比激光器的數(shù)量，Jones和Hardaker更關(guān)注如光束成形和掃描策略等漸進(jìn)式的技術(shù)進(jìn)步。他們指出，EOS與nLight的合作通過引入互補(bǔ)的激光技術(shù)，允許用戶使用不同的光束輪廓來提升生產(chǎn)率。類似的漸進(jìn)式創(chuàng)新也在去年由雷尼紹Renishaw實(shí)施，該公司放棄了追求多激光器的潮流，推出了一項(xiàng)名為TEMPUS的專利技術(shù)。這項(xiàng)新掃描算法允許RenAM 500系統(tǒng)中的激光器在粉末涂布器移動(dòng)時(shí)繼續(xù)工作，大幅提升了生產(chǎn)效率。

這表明，盡管多激光系統(tǒng)的發(fā)展代表了金屬增材制造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)步，但解決其復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定、可靠的操作仍然需要更多的漸進(jìn)式創(chuàng)新與優(yōu)化。

單激光器依然有市場

推動(dòng)多激光器需求的主要?jiǎng)恿υ醋院娇蘸教祛I(lǐng)域。Collins Aerospace在投資了第一臺(tái)SLM Solutions NXG XII 600兩年后，又購買了第二臺(tái)設(shè)備；而為航空航天和國防行業(yè)提供金屬增材制造服務(wù)的佛羅里達(dá)公司Sintavia，今年也宣布了自2019年以來最大規(guī)模的設(shè)備投資，其中包括第二臺(tái)NXG XII 600和第三臺(tái)AMCM M4K-4系統(tǒng)。

此外，Sintavia還成為了北美首個(gè)AMCM M8K-K的客戶，這臺(tái)設(shè)備配備8臺(tái)激光器，構(gòu)建體積高達(dá)800 x 800 x 1200毫米。Sintavia的CEO Brian Neff曾表示：“那些認(rèn)為增材制造沒有規(guī)模效應(yīng)的人，肯定是沒有使用過足夠大的設(shè)備?！比欢缒峥礢LM Solutions的本杰明·哈斯（Benjamin Haas）解釋的那樣，更多的激光器并不一定意味著更低的單件成本、更高的生產(chǎn)效率或相同的零件質(zhì)量。

哈斯指出：“首先，最重要的問題是：我究竟需要多少臺(tái)激光器？每臺(tái)激光器的類型和功率是什么，才能滿足我的具體應(yīng)用需求？其次，還有很多技術(shù)邊界條件，比如：如何合理使用激光器，以避免不必要的停機(jī)或激光器之間的相互干擾？如果多臺(tái)激光器同時(shí)運(yùn)行，保持腔體內(nèi)的潔凈氣氛至關(guān)重要，因此在整個(gè)構(gòu)建過程中，確保氣流質(zhì)量對零件質(zhì)量非常關(guān)鍵。最終，設(shè)備的好壞取決于工藝控制，因此我們的材料參數(shù)是確保系統(tǒng)能夠兌現(xiàn)承諾的核心?！?br />

去年訪問GE航空航天的增材技術(shù)中心時(shí)，制造支持主管Chris Philp透露了GE航空航天如何根據(jù)具體應(yīng)用選擇單激光或多激光系統(tǒng)。對于某些已經(jīng)在單激光平臺(tái)上驗(yàn)證的大型零件，添加更多激光器并不總是必要的。然而，GE航空航天通過其四激光Concept Laser M Line系統(tǒng)，正在探索如何將原本使用單激光機(jī)開發(fā)的零件轉(zhuǎn)移到四激光系統(tǒng)上。通過這一方法，構(gòu)建時(shí)間從一個(gè)月縮短到了兩周，同時(shí)不影響零件的質(zhì)量。Philp表示，這些四激光系統(tǒng)對未來的增長和效率至關(guān)重要，“否則我們要建多個(gè)工廠，而不是一個(gè)?！?br />
Hardaker補(bǔ)充道：“首先，我們需要看看這些新型機(jī)器生產(chǎn)的產(chǎn)品，與那些使用單激光陰極激光的小型設(shè)備相比表現(xiàn)如何。這些機(jī)器的制造條件和環(huán)境基本一致。在我們擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、制造更大型的零部件之前，了解設(shè)備的基本原理至關(guān)重要?！?br />
Additive Industries已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“少即是多”的重要性。這家荷蘭制造商在2020年推出了自家的10激光3D打印機(jī)，最近該公司表示，暫時(shí)決定“擱置 MetalFAB600的推出”。公司目前優(yōu)先開發(fā)其420 x 420毫米的系統(tǒng)和全新的MetalFab 300 Flex，并通過雙激光或500瓦激光配置，減少增材制造的準(zhǔn)入門檻。公司表示：“我們認(rèn)識(shí)到，市場的主要需求集中在中型（200-350 毫米）和大型（350-600 毫米）系統(tǒng)類別，因此我們正在調(diào)整研發(fā)投資方向，以滿足這一需求?！?br />
在Additive Insight播客的一期節(jié)目中，Additive Industries的印刷流程架構(gòu)師Sandra Poelsma討論了如何將機(jī)器開發(fā)與終端用戶需求相匹配。

Poelsma表示：“我個(gè)人總是會(huì)問‘為什么？’為什么要增加更多的激光？為什么要擴(kuò)大構(gòu)建平臺(tái)？更大的構(gòu)建平臺(tái)確實(shí)可以讓客戶生產(chǎn)更大的部件 [...] 但為了覆蓋整個(gè)構(gòu)建區(qū)域，需要增加更多的激光器。[...] 我認(rèn)為，激光器之間的排列是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，確保所有激光器能夠同步工作更是一個(gè)難點(diǎn)。但我質(zhì)疑，這真的能為客戶帶來預(yù)期的價(jià)值嗎？增材制造技術(shù)是否真能有效解決這些技術(shù)障礙？” 在激光器數(shù)量的競爭中，增材制造行業(yè)的競爭似乎更多是在與自身競爭，而不是與傳統(tǒng)制造方式競爭。然而，除了增加激光器以外，還有其他硬件改進(jìn)領(lǐng)域，可能會(huì)顯著提升終端用戶的生產(chǎn)效率。

64激光器及未來展望

今年早些時(shí)候，易加三維在TCT亞洲展上發(fā)布了其全新EP-M2050系統(tǒng)，進(jìn)一步確立了其在多激光金屬增材制造技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。該系統(tǒng)初始配置36臺(tái)激光器，并可擴(kuò)展至49臺(tái)或64臺(tái)，最大構(gòu)建體積達(dá)2050x2050x1100mm，且Z軸高度可擴(kuò)展至2000mm。隨著近年來激光器數(shù)量的不斷增加，鉑力特和華曙高科等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者也迅速跟進(jìn)，通過增加激光器數(shù)量，滿足大型零部件打印需求，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

根據(jù)CONTEXT最新市場報(bào)告，中國工業(yè)級金屬粉末床熔融系統(tǒng)的出貨量增長了45%，全球前五大供應(yīng)商中有四家總部位于中國。其中，易加三維的出貨量在這一時(shí)期位居工業(yè)領(lǐng)域榜首，而尼康旗下的SLM Solutions則在大尺寸多激光系統(tǒng)方面表現(xiàn)出色。盡管多激光系統(tǒng)的出貨量令人矚目，但易加三維也指出，高密度激光配置帶來的技術(shù)復(fù)雜性仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這一問題，EP-M2050系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的6x6激光矩陣和36個(gè)振鏡，確保激光器之間的同步工作。而在64激光器配置中，系統(tǒng)則采用8x8激光矩陣和64個(gè)振鏡，以保障大規(guī)模打印操作的穩(wěn)定性。

易加三維國際業(yè)務(wù)部總經(jīng)理李玥（Mary Li）表示：“隨著技術(shù)的進(jìn)步，多激光集成的可行性不斷提升，包括激光功率增強(qiáng)、光學(xué)性能優(yōu)化以及算法的突破。這些技術(shù)進(jìn)步主要得益于航空航天、汽車和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)Υ笮蛷?fù)雜零部件增材制造需求的不斷增加。解決激光干擾和不穩(wěn)定性等技術(shù)難題至關(guān)重要，而創(chuàng)新的解決方案和工藝優(yōu)化則是關(guān)鍵。同時(shí)，降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵在于提升生產(chǎn)規(guī)模、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步并減少制造成本。”

隨著激光器數(shù)量的增加，系統(tǒng)操作的復(fù)雜性也同步上升。李玥指出，必須密切關(guān)注激光器的同步性、能量分配及冷卻等關(guān)鍵因素。對于用戶而言，在考慮增加更多激光器的投資時(shí)，需仔細(xì)權(quán)衡初始投資與運(yùn)營成本的上升，并通過投資回報(bào)率（ROI）分析，評估生產(chǎn)力提升的實(shí)際成本效益。為了幫助用戶應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，易加三維正在開發(fā)定制化機(jī)器，允許用戶根據(jù)自身需求選擇適當(dāng)?shù)募す馄鲾?shù)量和構(gòu)建尺寸。公司表示，這些設(shè)備將被設(shè)計(jì)為操作簡便、易于維護(hù)，從而減少多激光系統(tǒng)的學(xué)習(xí)曲線，并簡化日常維護(hù)流程。

展望未來，李玥認(rèn)為，超過64臺(tái)激光器的系統(tǒng)將在不久的將來面世，這將為金屬增材制造技術(shù)開啟一個(gè)全新的時(shí)代，推動(dòng)系統(tǒng)在效率、質(zhì)量和成本上的全面提升。她建議用戶提前評估設(shè)備的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來更加多樣化的材料、幾何形狀和生產(chǎn)需求。

她補(bǔ)充道：“配備更多激光器的設(shè)備推出時(shí)間，將取決于技術(shù)進(jìn)展和市場需求的變化。與此同時(shí)，我們必須預(yù)見可能遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，積極尋求解決方案，以推動(dòng)金屬增材制造行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展?！?

最初是兩臺(tái)激光器，然后增加到四臺(tái)，再到八臺(tái)，緊接著是10臺(tái)和12臺(tái)?，F(xiàn)在，已經(jīng)可以看到64臺(tái)激光器的身影了。

作者：Laura Griffiths
來源：TCT MAGAZINE
翻譯：資源庫

在過去的五年中，金屬增材制造（AM）系統(tǒng)中的激光器數(shù)量不斷增加，這不僅成為行業(yè)熱議的焦點(diǎn)，也被視為粉末床技術(shù)進(jìn)步的象征。然而，除了生產(chǎn)效率的提升和更大的構(gòu)建體積外，這些系統(tǒng)的復(fù)雜性也在顯著增加。每增加一臺(tái)激光器或每擴(kuò)展一毫米的構(gòu)建體積，都會(huì)為本已復(fù)雜的工藝參數(shù)設(shè)置和車間空間管理帶來更多挑戰(zhàn)。

尼康SLM Solutions是最早推出多激光系統(tǒng)的公司之一。十多年前，該公司發(fā)布了其雙激光器SLM 280系統(tǒng)。如今，SLM 280已發(fā)展到第三代——SLM 280 PS，并被奧迪和布加迪等汽車制造商廣泛采用。然而，正如增材制造技術(shù)的發(fā)展一樣，市場的接受速度并沒有跟上技術(shù)的進(jìn)步步伐。

尼康SLM Solutions的產(chǎn)品營銷經(jīng)理本杰明·哈斯（Benjamin Haas）表示：“市場曾經(jīng)對多激光系統(tǒng)的零件質(zhì)量存有疑慮，即便用戶已經(jīng)掌握了多個(gè)激光器在同一工作空間內(nèi)的操作方法。但是，一旦市場接受了這一點(diǎn)，增材制造的應(yīng)用規(guī)模就逐漸擴(kuò)大了，這也意味著為了提高生產(chǎn)效率，必須增加更多激光器?！?br />

目前，尼康SLM Solutions的旗艦機(jī)型是NXG XII 600，這是一款配備12臺(tái)激光器、構(gòu)建體積為600 x 600 x 600毫米的選擇性激光熔化系統(tǒng)，總激光功率高達(dá)12千瓦。該設(shè)備已被Divergent Technologies和GKN Aerospace等企業(yè)采用，并且多家用戶一次性安裝了多臺(tái)NXG XII 600。公司認(rèn)為，成功的關(guān)鍵在于對生產(chǎn)力的理解不僅僅停留在提升激光功率上。

哈斯解釋道：“我們始終從整體生產(chǎn)力的角度考慮，從構(gòu)建任務(wù)的啟動(dòng)到完成，以及設(shè)備的周轉(zhuǎn)時(shí)間。在SLM 500上，我們首次引入了可拆卸的構(gòu)建缸，使得兩次任務(wù)之間的時(shí)間縮短到不到一小時(shí)。設(shè)計(jì)NXG時(shí)，我們顯然延續(xù)了這一理念。試想一下，這么大一臺(tái)機(jī)器在你清理工作時(shí)處于閑置狀態(tài)，效率損失會(huì)非常巨大！”

激光越多，問題越多？

在金屬增材制造中，全面考慮構(gòu)建過程的每個(gè)環(huán)節(jié)是關(guān)鍵。對于打算構(gòu)建大型零件或同時(shí)生產(chǎn)多個(gè)零件的用戶來說，大型設(shè)備顯然具有吸引力。然而，如何存儲(chǔ)材料、移除構(gòu)建零件，以及維護(hù)和保養(yǎng)設(shè)備等一系列問題，都是金屬增材制造專家SJ Jones在評估新型多激光技術(shù)時(shí)必須考慮的核心因素。

Jones坦言：“老實(shí)說，多激光技術(shù)讓我很頭疼。如何對其進(jìn)行認(rèn)證？如何確保多臺(tái)激光器的精度一致？如果其中一臺(tái)激光器出現(xiàn)故障，其他激光器能否順利替代？相比于增加更多激光器，我更傾向于升級現(xiàn)有平臺(tái)，提高它的可靠性和能力?！?br />

根據(jù)英國制造技術(shù)中心（MTC）發(fā)布的報(bào)告，激光器在多激光系統(tǒng)中的相互作用是最大的技術(shù)挑戰(zhàn)之一。如果不能有效優(yōu)化激光器之間的“拼接”過程，可能會(huì)帶來更多制造缺陷。MTC增材制造高級研究工程師Alex Hardaker表示：“用戶需要特別關(guān)注多個(gè)激光器之間的相互作用。不僅是激光器在單個(gè)零件上同時(shí)工作時(shí)的拼接問題，還要考慮氣流是否會(huì)將一個(gè)熔池產(chǎn)生的煙霧或飛濺物帶到另一個(gè)激光器區(qū)域?！边@些因素及其對零件質(zhì)量的影響都必須在認(rèn)證過程中加以考慮，這也增加了測試的復(fù)雜性。此外，還需考慮多激光系統(tǒng)中校準(zhǔn)漂移對設(shè)備長期運(yùn)行的影響，并據(jù)此制定合理的校準(zhǔn)周期，以確保零件的一致性。

Jones進(jìn)一步指出：“實(shí)際上，我們正在面對的是一個(gè)物理學(xué)難題。你只能注入有限的熱量和能量，熔池的形成、粉末的物理特性等諸多因素都需要考慮。因此，關(guān)鍵不僅在于激光器的數(shù)量，還在于激光器的布局方式——你是選擇矩形布局還是圓形布局？如何清潔激光窗口？激光器打在粉末床上的角度也有優(yōu)劣之分，這么小的腔體內(nèi)有太多的物理學(xué)問題需要解決！”

相比激光器的數(shù)量，Jones和Hardaker更關(guān)注如光束成形和掃描策略等漸進(jìn)式的技術(shù)進(jìn)步。他們指出，EOS與nLight的合作通過引入互補(bǔ)的激光技術(shù)，允許用戶使用不同的光束輪廓來提升生產(chǎn)率。類似的漸進(jìn)式創(chuàng)新也在去年由雷尼紹Renishaw實(shí)施，該公司放棄了追求多激光器的潮流，推出了一項(xiàng)名為TEMPUS的專利技術(shù)。這項(xiàng)新掃描算法允許RenAM 500系統(tǒng)中的激光器在粉末涂布器移動(dòng)時(shí)繼續(xù)工作，大幅提升了生產(chǎn)效率。

這表明，盡管多激光系統(tǒng)的發(fā)展代表了金屬增材制造領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)步，但解決其復(fù)雜性和實(shí)現(xiàn)更加穩(wěn)定、可靠的操作仍然需要更多的漸進(jìn)式創(chuàng)新與優(yōu)化。

單激光器依然有市場

推動(dòng)多激光器需求的主要?jiǎng)恿υ醋院娇蘸教祛I(lǐng)域。Collins Aerospace在投資了第一臺(tái)SLM Solutions NXG XII 600兩年后，又購買了第二臺(tái)設(shè)備；而為航空航天和國防行業(yè)提供金屬增材制造服務(wù)的佛羅里達(dá)公司Sintavia，今年也宣布了自2019年以來最大規(guī)模的設(shè)備投資，其中包括第二臺(tái)NXG XII 600和第三臺(tái)AMCM M4K-4系統(tǒng)。

此外，Sintavia還成為了北美首個(gè)AMCM M8K-K的客戶，這臺(tái)設(shè)備配備8臺(tái)激光器，構(gòu)建體積高達(dá)800 x 800 x 1200毫米。Sintavia的CEO Brian Neff曾表示：“那些認(rèn)為增材制造沒有規(guī)模效應(yīng)的人，肯定是沒有使用過足夠大的設(shè)備?！比欢缒峥礢LM Solutions的本杰明·哈斯（Benjamin Haas）解釋的那樣，更多的激光器并不一定意味著更低的單件成本、更高的生產(chǎn)效率或相同的零件質(zhì)量。

哈斯指出：“首先，最重要的問題是：我究竟需要多少臺(tái)激光器？每臺(tái)激光器的類型和功率是什么，才能滿足我的具體應(yīng)用需求？其次，還有很多技術(shù)邊界條件，比如：如何合理使用激光器，以避免不必要的停機(jī)或激光器之間的相互干擾？如果多臺(tái)激光器同時(shí)運(yùn)行，保持腔體內(nèi)的潔凈氣氛至關(guān)重要，因此在整個(gè)構(gòu)建過程中，確保氣流質(zhì)量對零件質(zhì)量非常關(guān)鍵。最終，設(shè)備的好壞取決于工藝控制，因此我們的材料參數(shù)是確保系統(tǒng)能夠兌現(xiàn)承諾的核心?！?br />

去年訪問GE航空航天的增材技術(shù)中心時(shí)，制造支持主管Chris Philp透露了GE航空航天如何根據(jù)具體應(yīng)用選擇單激光或多激光系統(tǒng)。對于某些已經(jīng)在單激光平臺(tái)上驗(yàn)證的大型零件，添加更多激光器并不總是必要的。然而，GE航空航天通過其四激光Concept Laser M Line系統(tǒng)，正在探索如何將原本使用單激光機(jī)開發(fā)的零件轉(zhuǎn)移到四激光系統(tǒng)上。通過這一方法，構(gòu)建時(shí)間從一個(gè)月縮短到了兩周，同時(shí)不影響零件的質(zhì)量。Philp表示，這些四激光系統(tǒng)對未來的增長和效率至關(guān)重要，“否則我們要建多個(gè)工廠，而不是一個(gè)?！?br />
Hardaker補(bǔ)充道：“首先，我們需要看看這些新型機(jī)器生產(chǎn)的產(chǎn)品，與那些使用單激光陰極激光的小型設(shè)備相比表現(xiàn)如何。這些機(jī)器的制造條件和環(huán)境基本一致。在我們擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模、制造更大型的零部件之前，了解設(shè)備的基本原理至關(guān)重要?！?br />
Additive Industries已經(jīng)認(rèn)識(shí)到“少即是多”的重要性。這家荷蘭制造商在2020年推出了自家的10激光3D打印機(jī)，最近該公司表示，暫時(shí)決定“擱置 MetalFAB600的推出”。公司目前優(yōu)先開發(fā)其420 x 420毫米的系統(tǒng)和全新的MetalFab 300 Flex，并通過雙激光或500瓦激光配置，減少增材制造的準(zhǔn)入門檻。公司表示：“我們認(rèn)識(shí)到，市場的主要需求集中在中型（200-350 毫米）和大型（350-600 毫米）系統(tǒng)類別，因此我們正在調(diào)整研發(fā)投資方向，以滿足這一需求?！?br />
在Additive Insight播客的一期節(jié)目中，Additive Industries的印刷流程架構(gòu)師Sandra Poelsma討論了如何將機(jī)器開發(fā)與終端用戶需求相匹配。

Poelsma表示：“我個(gè)人總是會(huì)問‘為什么？’為什么要增加更多的激光？為什么要擴(kuò)大構(gòu)建平臺(tái)？更大的構(gòu)建平臺(tái)確實(shí)可以讓客戶生產(chǎn)更大的部件 [...] 但為了覆蓋整個(gè)構(gòu)建區(qū)域，需要增加更多的激光器。[...] 我認(rèn)為，激光器之間的排列是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，確保所有激光器能夠同步工作更是一個(gè)難點(diǎn)。但我質(zhì)疑，這真的能為客戶帶來預(yù)期的價(jià)值嗎？增材制造技術(shù)是否真能有效解決這些技術(shù)障礙？” 在激光器數(shù)量的競爭中，增材制造行業(yè)的競爭似乎更多是在與自身競爭，而不是與傳統(tǒng)制造方式競爭。然而，除了增加激光器以外，還有其他硬件改進(jìn)領(lǐng)域，可能會(huì)顯著提升終端用戶的生產(chǎn)效率。

64激光器及未來展望

今年早些時(shí)候，易加三維在TCT亞洲展上發(fā)布了其全新EP-M2050系統(tǒng)，進(jìn)一步確立了其在多激光金屬增材制造技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。該系統(tǒng)初始配置36臺(tái)激光器，并可擴(kuò)展至49臺(tái)或64臺(tái)，最大構(gòu)建體積達(dá)2050x2050x1100mm，且Z軸高度可擴(kuò)展至2000mm。隨著近年來激光器數(shù)量的不斷增加，鉑力特和華曙高科等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者也迅速跟進(jìn)，通過增加激光器數(shù)量，滿足大型零部件打印需求，同時(shí)提高生產(chǎn)效率。

根據(jù)CONTEXT最新市場報(bào)告，中國工業(yè)級金屬粉末床熔融系統(tǒng)的出貨量增長了45%，全球前五大供應(yīng)商中有四家總部位于中國。其中，易加三維的出貨量在這一時(shí)期位居工業(yè)領(lǐng)域榜首，而尼康旗下的SLM Solutions則在大尺寸多激光系統(tǒng)方面表現(xiàn)出色。盡管多激光系統(tǒng)的出貨量令人矚目，但易加三維也指出，高密度激光配置帶來的技術(shù)復(fù)雜性仍是一個(gè)挑戰(zhàn)。為應(yīng)對這一問題，EP-M2050系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的6x6激光矩陣和36個(gè)振鏡，確保激光器之間的同步工作。而在64激光器配置中，系統(tǒng)則采用8x8激光矩陣和64個(gè)振鏡，以保障大規(guī)模打印操作的穩(wěn)定性。

易加三維國際業(yè)務(wù)部總經(jīng)理李玥（Mary Li）表示：“隨著技術(shù)的進(jìn)步，多激光集成的可行性不斷提升，包括激光功率增強(qiáng)、光學(xué)性能優(yōu)化以及算法的突破。這些技術(shù)進(jìn)步主要得益于航空航天、汽車和醫(yī)療領(lǐng)域?qū)Υ笮蛷?fù)雜零部件增材制造需求的不斷增加。解決激光干擾和不穩(wěn)定性等技術(shù)難題至關(guān)重要，而創(chuàng)新的解決方案和工藝優(yōu)化則是關(guān)鍵。同時(shí)，降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵在于提升生產(chǎn)規(guī)模、推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步并減少制造成本。”

隨著激光器數(shù)量的增加，系統(tǒng)操作的復(fù)雜性也同步上升。李玥指出，必須密切關(guān)注激光器的同步性、能量分配及冷卻等關(guān)鍵因素。對于用戶而言，在考慮增加更多激光器的投資時(shí)，需仔細(xì)權(quán)衡初始投資與運(yùn)營成本的上升，并通過投資回報(bào)率（ROI）分析，評估生產(chǎn)力提升的實(shí)際成本效益。為了幫助用戶應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，易加三維正在開發(fā)定制化機(jī)器，允許用戶根據(jù)自身需求選擇適當(dāng)?shù)募す馄鲾?shù)量和構(gòu)建尺寸。公司表示，這些設(shè)備將被設(shè)計(jì)為操作簡便、易于維護(hù)，從而減少多激光系統(tǒng)的學(xué)習(xí)曲線，并簡化日常維護(hù)流程。

展望未來，李玥認(rèn)為，超過64臺(tái)激光器的系統(tǒng)將在不久的將來面世，這將為金屬增材制造技術(shù)開啟一個(gè)全新的時(shí)代，推動(dòng)系統(tǒng)在效率、質(zhì)量和成本上的全面提升。她建議用戶提前評估設(shè)備的可擴(kuò)展性，以適應(yīng)未來更加多樣化的材料、幾何形狀和生產(chǎn)需求。

她補(bǔ)充道：“配備更多激光器的設(shè)備推出時(shí)間，將取決于技術(shù)進(jìn)展和市場需求的變化。與此同時(shí)，我們必須預(yù)見可能遇到的技術(shù)挑戰(zhàn)，積極尋求解決方案，以推動(dòng)金屬增材制造行業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展?！?