激光3D打印

激光 3D 打印（又稱激光增材制造）是一種以激光為能量源，通過層層堆積材料實現(xiàn)三維實體構(gòu)件精準(zhǔn)制造的先進(jìn)技術(shù)。它突破了傳統(tǒng)減法制造（如切削、磨削）的材料浪費和復(fù)雜結(jié)構(gòu)限制，能直接將數(shù)字模型轉(zhuǎn)化為具有復(fù)雜幾何形狀的實體，在航空航天、醫(yī)療、汽車、模具等領(lǐng)域具有革命性應(yīng)用價值。

激光 3D 打印的核心原理

激光 3D 打印遵循 “分層制造、逐層疊加” 的基本邏輯，具體過程可分為三個關(guān)鍵步驟：

1. 數(shù)字模型切片：先通過 CAD 軟件構(gòu)建三維數(shù)字模型，再用切片軟件將模型沿高度方向逐層 “切割” 為數(shù)百至數(shù)千層極薄的二維截面（每層厚度通常為 5-100 微米），每層對應(yīng)一個待打印的 “截面圖案”。

2. 激光選區(qū)熔化 / 燒結(jié)：打印設(shè)備根據(jù)切片信息，用高能量激光束（常用光纖激光器、CO?激光器等）在材料層（粉末或絲材）表面精準(zhǔn)掃描，使掃描區(qū)域的材料瞬間吸收激光能量，達(dá)到熔化或燒結(jié)溫度（金屬材料熔點通常在 1000℃以上），與下層已凝固的材料牢固結(jié)合，形成當(dāng)前層的截面形狀。

3. 層層疊加成型：一層打印完成后，打印平臺下降一個層厚的距離，新的材料層（粉末或絲材）被鋪設(shè)在已成型層上方，重復(fù)激光掃描過程，直至所有層疊加完成，最終形成完整的三維實體。

常見的激光 3D 打印技術(shù)類型

根據(jù)材料形態(tài)和激光作用方式，主流技術(shù)可分為以下幾類：

激光 3D 打印的技術(shù)優(yōu)勢

• 復(fù)雜結(jié)構(gòu)自由制造：無需模具，可直接打印傳統(tǒng)工藝難以實現(xiàn)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)（如鏤空網(wǎng)格、內(nèi)部流道、拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)構(gòu)），例如航空發(fā)動機(jī)的一體化渦輪葉片、骨科植入物的多孔仿生結(jié)構(gòu)。

• 材料利用率高：僅在需要材料的區(qū)域堆積，金屬材料利用率可達(dá) 90% 以上（傳統(tǒng)切削加工通常低于 50%），尤其適合貴重金屬（如鈦合金、高溫合金）的節(jié)約。

• 快速原型與小批量生產(chǎn)：從數(shù)字模型到實體零件的轉(zhuǎn)化周期短（數(shù)小時至數(shù)天），無需冗長的模具開發(fā)流程，適合產(chǎn)品研發(fā)驗證和小批量定制生產(chǎn)。

• 性能可控：通過調(diào)整激光功率、掃描速度、層厚等參數(shù)，可精確控制零件的致密度、晶粒結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能（如強(qiáng)度、韌性），滿足不同工況需求。

• 材料兼容性廣：可加工金屬（鈦、鋁、鋼、鎳基合金）、塑料（尼龍、樹脂）、陶瓷、復(fù)合材料等，甚至實現(xiàn)多材料復(fù)合打?。ㄈ缃饘?- 陶瓷梯度材料）。

典型應(yīng)用領(lǐng)域

• 航空航天：制造輕量化、高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件（如衛(wèi)星支架、火箭發(fā)動機(jī)噴管），以及集成化復(fù)雜零件（如燃油噴嘴），降低飛行器重量并提升性能。

• 醫(yī)療健康：定制化生產(chǎn)骨科植入物（如人工關(guān)節(jié)、顱骨修復(fù)體），通過多孔結(jié)構(gòu)匹配人體骨組織生長需求；打印齒科模型、手術(shù)導(dǎo)板等，提高醫(yī)療精度。

• 汽車工業(yè)：研發(fā)階段快速制作零部件原型（如變速箱齒輪、進(jìn)氣歧管），或生產(chǎn)高性能賽車零件（如鈦合金懸掛組件）。

• 模具制造：直接打印隨形冷卻水道的注塑模具，縮短產(chǎn)品冷卻時間，提高生產(chǎn)效率。

• 文創(chuàng)與個性化定制：制作復(fù)雜藝術(shù)雕塑、珠寶首飾等，實現(xiàn)高度個性化的設(shè)計表達(dá)。

激光 3D 打印正朝著更高精度（微納尺度）、更快速度（高速打?。⒏蟪叽纾ù笮蜆?gòu)件）和更廣泛材料適配的方向發(fā)展，逐步從 “原型制造” 向 “批量生產(chǎn)” 滲透，成為推動制造業(yè)升級的核心技術(shù)之一。