來源： OFweek 激光网
近幾年，3D列印、機器人、可穿戴設備、VR、無人機等概念風靡全球。其中3D列印技術被認為將引領新一輪工業革命。而現實也是如此，3D列印技術已經在工業製造領域取得廣泛應用，特別是在汽車、航空航天、醫療等領域。
金屬3D列印作為金屬製造的關鍵技術，目前主要採用雷射光源。為此，雷射技術和3D列印技術開始更加緊密的融合。接下來，小編將帶您領略2016年以來，雷射3D列印領域的一些進展：
1、台灣建成首座6千瓦高功率激光金屬沈積3D列印試製平台
日前，工研院建成我國第一座6000瓦高功率的雷射金屬沈積（LMD）3D列印試製平台，並結合6家全金屬廠商成立「雷射披覆表處試製聯盟」，用綠色增材製造技術提升效率及產品競爭力。
工研院雷射與積層製造科技中心主任曹芳海表示，雷射金屬沈積（Laser
Metal Deposition）3D列印可利用鐵材、鈷基、鎳基合金、碳化鎢等金屬粉末，在金屬工件上披覆強化、修補再生或直接製造，此種3D列印因列印速度快，解決傳統加工耗時或困難的問題，可大幅降低製造成本與時程。
為此，工研院在台灣經濟部科專支持下，已成功開發出LMD同軸送粉及送線式雷射金屬沈積加工，也於工研院六甲院區，建置國內首座LMD 3D列印試制平台，與國內最高功率的6000瓦雷射源，結合機械手臂與國內CNC五軸機台，提供從設計、模擬分析、複合製程與整合驗證的完整金屬3D列印解決方案。
這個「雷射表面處理產應用群聚」未來將引入工研院雷射金屬沈積3D列印試製平台創新製程技術，讓台灣產業在雷射金屬沈積3D列印的加工優勢催化下，改變完全以機械加工的製造思維，進而帶動數位化製造，以及大規模客製化的市場成長。
2、對岸中國武漢光電國家實驗室造出世界最大雷射3D列印裝備
近日，由中國武漢光電國家實驗室（籌）完成的「大型金屬零件高效雷射選區熔化增材製造關鍵技術與裝備（俗稱雷射3D列印技術）」順利通過了對岸中國湖北省科技廳成果鑒定。深度融合了IT技術和製造技術等特徵的雷射3D列印技術，由4台雷射器同時掃描，為目前世界上效率和尺寸最大的高精度金屬零件雷射3D列印裝備。
該裝備攻克了多重技術難題，解決了航空航天複雜精密金屬零件，在材料結構功能一體化及減重等「卡脖子」關鍵技術難題，實現了複雜金屬零件的高精度成形、提高成形效率、縮短裝備研制週期等目的。
據瞭解，中國華中科技大學武漢光電國家實驗室教授曾曉雁領導的雷射先進製造研究團隊，在其國家863和自然科學基金項目等資助下，經過十年的長期努力，在SLM成形理論、技術和裝備等諸多方面取得了重要成果，特別是突破了SLM成形難以高效製備大尺寸金屬零件等瓶頸。此前，中國在SLM技術領域與國際先進水準相比有較大差距，大部分裝備依賴進口。
項目率先在國際上提出並研製出，成形體積為500×500×530mm3的4光束大尺寸SLM增材製造裝備，它由4台500W光纖雷射器、4台振鏡分區同時掃描成形，成形效率和尺寸，迄今為止同類設備中世界最大。
此外，項目還攻克了多光束無縫拼接、4象限加工重合區製造質量控制等眾多技術難題，實現了大型複雜金屬零件的高效率、高精度、高性能成形。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術，其成形效率高出同類裝備的20-40%，標誌著其自主研制的SLM成形技術與裝備，已達到了一定水準，所研製的零件不僅大大縮短了產品的研製週期，簡化了工序，更重要的是將結構一功能一體化，獲得性能優良的、輕質的零件。
3、Concept Laser 將為空客批量3D列印航空鈦金屬零組件
據悉，德國飛機零配件製造商Premium Aerotec公司已正式採用 3D 列印技術為空客公司批量生產鈦金屬零組件。而且為保證該項的順利進行，空客子公司在德國北部弗里斯蘭德的瓦勒爾分廠，新建了一座生產車間，專門來進行鈦金屬零件的增材製造。
與此同時，Premium Aerotec公司還與Concept Laser有限公司簽署相關合作協議，特定Concept Laser為其機械設備及工廠技術的金牌提供商。3D金屬列印工業批量生產正在加速。在空客公司的大筆投資下，Premium Aerotec公司已開始採用增材製造技術進行產品的批量生產。
4、霍尼韋爾製造公司攜手密蘇里科技大學研究金屬3D列印技術
日前，來自密蘇里科技大學（Missouri University of
Science and Technology）的一群研究人員正在與霍尼韋爾聯邦製造與技術（Honeywell
Federal Manufacturing& Technologies）公司合作對基於金屬粉末床的選擇性雷射熔融（SLM）技術進行材料分析。密蘇里科技大學智慧系統中心主任Ming Leu教授領導了這個項目，參與該項目的還包括該項目的其它7位教授。
「該技術的一個主要優點是它能夠最大限度地縮短產品製造時間。」Leu教授說：「相對於傳統方法，它有很大的優勢。使用金屬增材製造，您可以製造出那些具有非常複雜幾何特徵，和內部結構的零組件。這種零組件使用傳統方法是無法完成的。」
使用霍尼韋爾為此合作項目購買並安裝在Toomey Hall的設備，Leu和他的同事們有四個研究目標：預測3D列印金屬部件的屬性、控制微觀結構以實現所需的屬性、使粉末的重復使用達到最大化、增加產品可持續性。
據瞭解，這個為期五年的項目總共獲得了650萬美元的資金支持，其中500萬美元為人員開支和其他費用，還有150萬美元為霍尼韋爾公司購買、租借和放置在密蘇里科技的設備。該項目包括五項任務：粉末特徵描述、材料屬性描述方法、材料性質、溫度對材料屬性的影響、微觀結構和機械性能的控制、以及與增材製造有關的化學。不鏽鋼304 L將是他們一開始使用的生成材料。
5、美國3D列印超音速發動機燃燒室測試成功
美國軍工巨頭Orbital ATK對外公佈，該公司在美國太空總署(NASA)Langley研究中心，成功測試了3D列印高超音速發動機燃燒室。結果證明，該3D列印高超音速發動機燃燒室，不僅達到甚至超過了所有性能要求，而且也創造了同類設備中，可承受最長持續時間推進風洞測試紀錄，標誌著超音速航空技術更進一步。
3D列印的超音速發動機燃燒室，也被稱為超燃衝壓發動機燃燒室，是一項最具挑戰性的推進系統零組件，因為必須保持在非常動蕩的環境下燃燒室內部穩定燃燒。所以這項測試十分嚴格，為了真正測試Orbital ATK的3D列印原型，系統模擬了長達20天的各種高溫超聲速飛行條件，其中包括最長時間的推進風洞試驗的記錄。
據報道，這個成功通過測試的推進系統組件是通過粉末床融合製造(PBF)製造，這項技術也被稱為選擇性雷射融化(SLM)技術。從本質上講，金屬3D列印技術如SLM技術允許複雜的幾何形狀和組件的構建，以前需要多個零件組裝而成的組件，通過金屬3D列印技術可以簡化成單一的，具有經濟與成本效益的組件，在不影響強度或其他機械性能。
喀山國家研究型技術大學與北京航空航天大學簽訂夥伴關係協訂後，俄方大學校長阿爾貝特·吉利穆季諾夫向「衛星」新聞通訊社表示，兩所大學將在雷射和增材製造技術領域進行聯合研發。
吉利穆季諾夫介紹稱：「我們計劃進行聯合科研項目。俄羅斯基礎研究基金會與中國的合作基金聯合宣佈，對俄羅斯與中國研究工作組所進行聯合資助競賽。我提議申請聯合研發雷射和增材製造技術項目。」
吉利穆季諾夫說：「大學間的合作是工業中的捷徑。中國的大學與中國航空、汽車、造船工業關係密切。與他們建立聯繫，就可以進入任何工業領域。中國取得了很大的成績，從他們那裡可以學到很多。」
他指出：「中國對我們也很感興趣，我們的院校在飛機、直升機、發動機製造等方面很強大。中國現在非常積極地發展這些領域。最讓他們感興趣的發動機製造。」
7、美國科學家顛覆金屬3D列印方法
眾所周知的是目前主流的金屬3D列印採用的是雷射或者電子束燒結技術，使用高能量的雷射或者電子束掃描金屬粉末床，使金屬粉末熔化然後粘結在一起，冷卻成型進而逐層列印。然而，近日美國西北大學的一個科研團隊，開發出了一種全新的金屬3D列印方法，可以說完全顛覆了以往的技術，它完全摒棄了雷射或者電子束，而是採用了一種特質液體油墨和常見的熔爐分兩步進行，第一步的成形方法和常見的FDM非常類似。
首先，科研團隊發明瞭一種混合了金屬粉末、溶劑和彈性體粘結劑(一種醫學領域經常會用到的聚合物)的特殊油墨，這種油墨可以在室溫條件下直接用噴嘴擠出瞬間凝固，而其中因為使用了彈性體粘結劑，所以在這一階段列印出的3D對象可以高度折疊或彎曲成更加複雜的結構，並且可以高達數百層厚而不至於坍塌，研發人員稱之為「Green body」。
第二步則是將已經形成的「Green body」放在普通熔爐內進行燒結，金屬粉末經過加熱則會融化永久的粘結在一起。
負責該項目的材料科學和工程師Ramille Shah表示：「我們所使用的這種方式極大的擴展了3D列印結構，而且材料能夠根據用戶的需求進行靈活列印。儘管將金屬3D列印分成了打印和燒結兩個步驟，看似變得複雜，但是事實上這種方式突破了傳統桎梏，讓我們用更輕鬆的步驟來實現目標。」
我們知道傳統雷射、電子束燒結雖然能形成極強的金屬3D結構，但其成本高昂且耗時，而像一種中控的零組件使用這種方法還有一些限制；其次，用雷射逐層加熱的方法，會在不同的區域產生加熱和冷卻的應力，破壞列印對象的微觀結構。而使用這種新方法，在熔爐內進行加熱，確保了均勻的溫度和致密結構燒結，不會產生翹曲和開裂。
並且，在這種新方法中，可以一次使用多個擠出噴嘴，以更快速度列印出高達數米的3D結構，唯一的限制可能就是熔爐的尺寸了。
據悉，這種製程還可以列印一些金屬氧化物，像鐵鏽粉，利用氫將它們還原成純金屬，使用鐵鏽粉的好處是，鐵鏽粉比純鐵更輕、更穩定，更安全，更重要的是成本大大降低了。
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