SLM金屬3D打印無(wú)源激光束整形火了，麓邦“精準(zhǔn)光控”技術(shù)推動(dòng)工藝大升級(jí)

南極熊導(dǎo)讀：現(xiàn)在全球范圍內(nèi)的SLM金屬3D打印產(chǎn)業(yè)，正在興起激光整形技術(shù)。激光整形也正在成為各金屬3D打印廠商發(fā)布新品的亮點(diǎn)和重點(diǎn)。

激光選區(qū)熔融（SLM）作為金屬增材制造領(lǐng)域的核心工藝，憑借高成型精度、高設(shè)計(jì)自由度成為高端制造的關(guān)鍵支撐，但傳統(tǒng)高斯光束帶來(lái)的熔池不穩(wěn)定、工藝窗口窄、成型效率受限等問(wèn)題，始終制約其走向規(guī)模化批量生產(chǎn)。如今，環(huán)形整形衍射光學(xué)元件（DOE）的出現(xiàn)，為 SLM 工藝帶來(lái)了無(wú)源光學(xué)的光束整形解決方案，通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控光強(qiáng)分布，從根源上優(yōu)化加工熱場(chǎng)，為金屬 3D 打印的工藝升級(jí)注入新動(dòng)能。

3D 打印核心引擎之一

SLM 工藝的不可或缺地位

在金屬 3D 打印的賽道中，SLM 工藝的地位毋庸置疑。憑借能成型復(fù)雜承力構(gòu)件、輕量化結(jié)構(gòu)、定制化醫(yī)療植入物等優(yōu)勢(shì)，該技術(shù)已深度應(yīng)用于軍工國(guó)防、航空航天、醫(yī)療、消費(fèi)電子等高端制造領(lǐng)域，解決了傳統(tǒng)減材制造難以突破的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)難題，成為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能升級(jí)和結(jié)構(gòu)功能一體化制造的核心技術(shù)。

△基于SLM工藝的3D打印金屬件，圖源：漢印

但隨著行業(yè)對(duì) SLM 加工效率、成型質(zhì)量和一致性的要求不斷提升，主流的高斯激光光束逐漸暴露出明顯的技術(shù)短板，成為工藝發(fā)展的 “絆腳石”。

SLM工藝的瓶頸

高斯光束的局限與熔池缺陷

據(jù)南極熊了解，當(dāng)前主流的SLM設(shè)備多采用高斯激光作為加工熱源。高斯光束中心能量高、邊緣能量低的分布特性，雖然有利于形成深熔小孔，但在高速掃描或加工復(fù)雜薄壁、懸垂結(jié)構(gòu)時(shí)，卻暴露出明顯短板：

熔池不穩(wěn)定：光束中心能量過(guò)強(qiáng)會(huì)導(dǎo)致熔池過(guò)熱、飛濺增多，在工件中形成球化或氣孔缺陷。

△激光熔池與激光束相互作用的物理過(guò)程，圖源：搜狐

邊緣能量不足：熔道邊緣與相鄰道次之間的重熔區(qū)域難以精確控制，影響搭接質(zhì)量和表面粗糙度。

工藝窗口窄：高斯光束對(duì)激光功率、掃描速度等加工參數(shù)變化敏感，限制了高反材料或大層厚打印的工藝穩(wěn)定性。

成型效率受限：為保證成型質(zhì)量，往往需要降低掃描速度或采用多道搭接，犧牲了生產(chǎn)效率。

如何通過(guò)優(yōu)化光斑形態(tài)來(lái)改善熱場(chǎng)分布、抑制飛濺、提升熔池穩(wěn)定性，已成為行業(yè)亟需攻克的技術(shù)難點(diǎn)。

整形利器環(huán)形整形衍射光學(xué)元件（DOE）

衍射光學(xué)元件（DOE）是一種基于光的衍射原理，通過(guò)對(duì)波前相位進(jìn)行精確調(diào)控，實(shí)現(xiàn)任意光強(qiáng)分布的光學(xué)器件。其中，環(huán)形整形DOE專為將高斯光束轉(zhuǎn)換為環(huán)形或點(diǎn)環(huán)能量分布而設(shè)計(jì)，為解決SLM工藝難題提供了全新的無(wú)源光學(xué)解決方案。

△LBTEK 環(huán)形整形DOE外觀及典型整形效果

其產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)如下：

工作原理：

通過(guò)衍射光學(xué)原理，將入射的高斯能量分布重塑為環(huán)形（或點(diǎn)環(huán)）分布，具有極高的轉(zhuǎn)換效率和優(yōu)異的環(huán)形能量均勻性。

△環(huán)形/點(diǎn)環(huán)整形DOE實(shí)測(cè)效果

產(chǎn)品類型：

基于對(duì)光學(xué)性能和可靠性的不同要求，環(huán)形整形DOE可選取紫外熔融石英或高性能聚合物作為功能基材，分別對(duì)應(yīng)動(dòng)力學(xué)相位和幾何相位環(huán)形整形DOE產(chǎn)品分類。

紫外熔融石英材質(zhì)的環(huán)形整形DOE具有更優(yōu)的面型參數(shù)和耐高功率性能，支持＞2000W @ 1080nm條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，滿足高功率SLM設(shè)備需求；聚合物環(huán)形整形DOE則支持連續(xù)形相位設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)更高的衍射效率，適用于對(duì)效率要求較高的場(chǎng)景。

方案優(yōu)勢(shì)：

相較于空間光調(diào)制器等有源光束整形方案，環(huán)形整形DOE為無(wú)源器件，無(wú)需供電，無(wú)運(yùn)動(dòng)部件，調(diào)試便捷，狀態(tài)長(zhǎng)期穩(wěn)定，且成本優(yōu)勢(shì)顯著。

環(huán)形整形DOE帶來(lái)的工藝革命

將環(huán)形整形DOE集成至SLM光路系統(tǒng)后，能夠?yàn)?D打印工藝帶來(lái)以下顯著改善：

△環(huán)形整形DOE用于激光加工系統(tǒng)常見(jiàn)光路

優(yōu)化熔池形態(tài)，抑制缺陷：環(huán)形光斑將能量均勻分布在熔池邊緣，形成更寬、更淺的熔池，有效減少飛濺和氣孔，提升成型件致密度。

提升打印效率：環(huán)形光斑可支持更大層厚和更寬掃描間距，在保證加工質(zhì)量的前提下，大幅提高成型速度，縮短制造周期。

改善表面質(zhì)量：均勻的邊緣能量分布有助于優(yōu)化熔道搭接，降低表面粗糙度，減少后處理工作量。

拓寬材料適應(yīng)性：對(duì)銅、鋁等高反材料，環(huán)形光斑可提高熔池穩(wěn)定性，改善成型質(zhì)量；對(duì)鈦合金等敏感材料，可降低熱應(yīng)力，減少開(kāi)裂風(fēng)險(xiǎn)。

此外，環(huán)形整形DOE還可廣泛應(yīng)用于激光焊接、打孔等場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)工藝能力的跨領(lǐng)域提升。

麓邦（LBTEK）提供的服務(wù)與支持

麓邦（LBTEK）是一家圍繞光學(xué)方向，從事光學(xué)元件、光學(xué)模組、光學(xué)系統(tǒng)和儀器產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售的國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)。

目前，LBTEK已有若干環(huán)形整形DOE標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品：

△LBTEK 環(huán)形整形DOE標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品清單

同時(shí)，為助力廣大SLM設(shè)備廠商及科研機(jī)構(gòu)快速驗(yàn)證環(huán)形整形DOE的價(jià)值，提供以下全方位服務(wù)：

標(biāo)準(zhǔn)樣品試用：備有常用規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)品庫(kù)存，可提供樣品供您進(jìn)行初步測(cè)試與評(píng)估；

聚合物環(huán)形DOE定制送樣：針對(duì)您的具體光路參數(shù)和整形需求，提供聚合物材質(zhì)環(huán)形DOE定制試用服務(wù)，可靈活設(shè)計(jì)環(huán)外徑、點(diǎn)環(huán)能量比等參數(shù)，送樣交期僅需2周，助您快速迭代；

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持與調(diào)試指導(dǎo)：資深光學(xué)工程師可提供現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持，協(xié)助完成光路集成與調(diào)試，確保產(chǎn)品最佳性能的發(fā)揮。

對(duì)環(huán)形整形DOE感興趣或希望申請(qǐng)樣品，請(qǐng)與麓邦聯(lián)系！

郵箱：mozhigang@lbtek.com

聯(lián)系方式：莫經(jīng)理，+86-18825178450

麓邦將亮相亞洲3D打印、增材制造展覽會(huì)（TCT ASIA 2026），展位號(hào)：NO.7Q70。