工作原理

　　激光3D打印的工作原理基于激光聚合技術，即通過激光束照射光敏材料，引發(fā)材料分子的聚合反應，從而實現材料的固化。這一過程分為多個層級進行，每一層都根據三維模型數據進行掃描固化，層層參加，終形成完整的三維實體。相較于傳統的減材制造和等材制造技術，激光3D打印的增材制造方式地提高了材料利用率，降低了制造成本，同時賦予了產品設計更大的自由度。

當前，激光 3D 打印設備在全球范圍內呈現出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，中美兩國在這一領域的競爭與發(fā)展備受矚目 。?
美國在激光 3D 打印技術方面一直處于世界地位，尤其在技術領域，如復雜金屬零部件的打印、生物 3D 打印以及人工智能輔助設計等方面，優(yōu)勢明顯 。美國的科研機構和企業(yè)每年都會投入大量的資金用于研發(fā)，不斷推動技術的創(chuàng)新和突破 。例如，美國的通用電氣（GE）公司在航空發(fā)動機零部件的 3D 打印制造方面取得了顯著成果，其采用 3D 打印技術制造的 Leap 發(fā)動機噴油嘴，已經實現了批量化生產 。這些噴油嘴不僅性能，而且通過 3D 打印技術實現了復雜的內部結構設計，提高了燃油噴射的效率和均勻性，從而提升了發(fā)動機的整體性能 。?
中國在激光 3D 打印領域也取得了長足的進步，雖然在部分技術上與美國仍有一定差距，但在應用層面的普及和產業(yè)化方面表現出色 。中國擁有龐大的制造業(yè)基礎和市場需求，這為激光 3D 打印技術的發(fā)展提供了廣闊的空間 。在教育領域，許多學校引入 3D 打印設備，開展創(chuàng)新教育課程，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力 。在消費市場，3D 打印技術被廣泛應用于個性化定制產品的生產，如定制化的珠寶、家居裝飾品等，滿足了消費者對于個性化和特性的追求 。在中小企業(yè)的定制化生產方面，3D 打印技術可以幫助企業(yè)快速制造出小批量、個性化的零部件，降低生產成本，提高生產效率 。?
在應用領域，中美兩國在航空航天、醫(yī)療等關鍵領域的競爭尤為激烈 。在航空航天領域，美國通過技術封鎖和出口管制等手段，試圖保持其在關鍵技術上的控制地位 。然而，中國憑借著自身的努力和創(chuàng)新，在自主研發(fā)方面取得了重要成果 。中國已經實現了激光立體成型的飛機構件在飛機上的應用，并且在不斷推進 3D 打印技術在民用航空領域的應用 。在醫(yī)療領域，美國在復雜器官打印等技術上有所突破，而中國則在醫(yī)療器械和植入物等應用領域的商業(yè)化進程中加速發(fā)展，通過 3D 打印技術制造的個性化醫(yī)療器械和植入物，已經在臨床上得到了廣泛應用 。

技術優(yōu)勢

　　激光3D打印技術以其特的優(yōu)勢，在制造業(yè)中脫穎而出。，其打印精度可達到微米級別，滿足零件制造的需求。其次，激光3D打印的打印速度相較于傳統3D打印技術有了顯著提升，大大縮短了產品制造周期。此外，激光3D打印能夠處理多種材料，包括光敏樹脂、塑料、金屬甚至陶瓷等，為產品設計和制造提供了更多的可能性。重要的是，激光3D打印能夠實現復雜結構的一體化成型，無需后續(xù)組裝，進一步降低了制造成本，提高了產品的可靠性和耐用性。



激光熔覆3D打印(即激光熔覆成形)技術是一種累積制造技術，利用CAD軟件制作零件模型，經計算機編程后，用一束束激光在工件上進行掃描。它是以數字模型文件為基礎，利用蠟、粉末金屬或塑料等特殊粘合材料，通過打印將工件上的金屬粉末熔化，逐層融合堆疊，逐層打印構造物體，終成型的技術。該技術可以一步成型金屬零件，而經過智能工藝控制后形成的致密金屬零件幾乎為網狀，幾乎不需要后續(xù)加工，從而實現金屬零件的快速、包覆3D打印。激光熔覆3D打印設備與傳統打印機大的區(qū)別在于，它使用的“墨水”是真正的原材料，有各種形式的堆疊薄層。有各種各樣的介質可用于打印，從各種塑料到金屬、陶瓷和橡膠。一些打印機還可以結合不同的媒體，使打印對象一端硬，另一端軟。



航空航天：輕量化與的追求?
在航空航天領域，對零部件的性能要求可謂是嚴苛。激光 3D 打印設備就像是一位技藝的 “太空工匠”，為這個領域帶來了革命性的變化 。?
以制造航空發(fā)動機的渦輪葉片為例，這是一個挑戰(zhàn)性的任務。傳統制造工藝在面對復雜的內部冷卻結構時，往往力不從心。而激光 3D 打印設備卻能輕松應對，它可以地控制金屬粉末的燒結過程，制造出具有復雜內部冷卻通道的渦輪葉片 。這些冷卻通道的設計，能夠有效地提高葉片的耐高溫性能，使發(fā)動機在更高的溫度下穩(wěn)定運行，從而大幅提升發(fā)動機的效率和推力 。據相關數據顯示，采用 3D 打印渦輪葉片的發(fā)動機，燃油效率可提高 15% - 20%，推力提升 10% - 15% 。?
在航天器的制造中，激光 3D 打印設備也發(fā)揮著關鍵作用。例如，制造衛(wèi)星的結構件時，通過拓撲優(yōu)化設計和 3D 打印技術，可以在結構強度的前提下，大限度地減輕部件的重量 。這對于提高衛(wèi)星的發(fā)射效率、降低發(fā)射成本以及延長衛(wèi)星的使用壽命都具有重要意義 。美國國家航空航天局（NASA）就曾使用 3D 打印技術制造了火箭發(fā)動機的部件，這些部件不僅重量減輕了 40% - 50%，而且生產周期縮短了 60% - 70% 。

設備分類
金屬激光 3D 打印機：采用粉末燒結成型技術，利用紅外激光器對模具鋼、鈦合金等金屬粉末材料直接燒結成型，用于制造航空航天、汽車等領域的復雜金屬零部件。
塑料尼龍激光 3D 打印機：利用紅外激光器對尼龍、尼龍玻釬等粉末材料進行粉末燒結成型，可生產小批量配件、功能性測試零件等。
水晶類激光 3D 打印機：可在水晶、玻璃等人造透明介質里，通過激光打點技術打印出高精細三維模型。