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中航邁特在金屬3D打印裝備研發方面持續發力，尤其是光束整形技術近期取得重要進展。
在本屆TCT亞洲展，它推出的MT280搭載了無級點環光斑能量智調系統，是光束整形金屬3D打印當前較新的看點。
據3D打印技術參考了解，無級點環光斑能量智調，可以實現高斯光、環形光與點環光斑在0.4S內瞬時完成動態變換，整個過程使用全電動調節，無需人工更換光學組件。
中航邁特MT280設備搭載了兩臺1000W的高功率激光，該公司針對這一新的光束整形解決方案探索發現，它能夠有效提升制造效率、保障制造質量，同時對于難打印材料工藝開發也大有幫助。
?? 光斑能量調控是難點
以不同光斑打印不同區域，可以實現打印質量與效率的雙重保障。
高斯光斑適合打印零件的外輪廓和內壁，保證零件的制造精度和表面質量。
環形光斑也被稱為逆高斯光束，它的中心能量較低但邊緣較高，呈現出環形輪廓，這也使它在打印過程中的飛濺物大幅減少。但環形光本身的穿透力較弱，單獨使用又容易引發缺陷。筆者注意到，中航邁特可實現點環功率比的靈活調節，從而實現理想的熔化效果與致密度。
點環光斑實質上是上述兩種光斑的復合，且光斑能量分布可動態調整，這也是光束整形技術能否用得好的難點。在不同的結構特征處，使用同一能量分布狀態的光斑，還是針對性的，對懸垂、薄壁、上表面、下表面等位置智能識別與調控能量狀態，使之達到“最”理想的狀態，將會有很大區別。
因此，光束整形是否真的用得好，對能量的調控并不簡單。
中航邁特指出，其MT280設備可根據不同打印區域自動匹配最佳光斑模式，光斑形態可編程控制，0–100%功率密度比無級調節，能量分配更加精準。
MT280無極變束方案打印過程
新升級的MT280光束整形金屬3D打印機，具備高效率與高精度兼顧的打印能力。實驗發現，這種光束協同作用，能夠有效抑制飛濺超過約40%，大幅降低熔池振蕩與改善熔池穩定性，減少孔隙、飛濺附著等缺陷產生，能夠顯著提升成型一致性與零件質量。此外，相比傳統高斯光，整體生產效率可提升約30%。
高斯光束、環形光束、貝塞爾光束熔化過程組織形貌仿真
?? 典型材料驗證
中航邁特采用該設備開展了多輪次材料及零件驗證，涉及鎳基高溫合金以及鈦合金等。其中，MTIN939鎳基高溫合金的粉末飛濺率大幅降低，打印效率提升超過50%，打印試塊成形致密度超過99.95%，力學性能也得到提升；以高斯光輪廓+點環光填充”的雙光斑打印了Ti6Al4V鈦合金葉輪，零件致密度超過99.8%，表面質量優異。
中航邁特設備研發團隊還進行了系列粉末成型的批量化驗證，如：采用MT-18Ni300模具鋼打印冷卻模具、MT-CuCrZr銅合金打印電子/散熱結構等，在尺寸精度、表面質量及成形致密度等方面均表現出優異的工藝性能。
?? 難打印材料工藝開發更靈活
筆者注意到，中航邁特還采用光束整形技術開展了對易開裂、工藝窗口窄的K438鎳基高溫合金新打印工藝開發。
中航邁特首先優化了K438的成分設計與制粉工藝，使其更適合用于激光打印。同時，采用167μm光斑直徑的環形光束替代70μm直徑的高斯光束。系統對比發現，環形光束具有更寬的工藝窗口，且打印過程飛濺顯著減少，孔隙、裂紋密度明顯降低，材料性能也得到了提高。
該驗證體現出光束整形技術在難打印材料開發方面具有重要潛力，同時也體現出中航邁特對該技術的研發與經驗積累進一步增強。
實際上光束整形并不是一項新技術，它在傳統激光加工行業已經有廣泛的使用，已經有成熟的解決方案。光束整形的核心目標就是解決傳統高斯光束“中心能量高、邊緣能量低”的能量不均勻問題。主要手段是通過光學衍射元件、透鏡組或光纖模式控制等光學手段，認為改變激光能量分布狀態。
因此，傳統行業的解決方案可以針對金屬3D打印進行優化后進行使用。這應當是國內光束整形金屬3D打印發展如此迅速的重要原因，我國也正在走出一條具有典型特色的道路。
注：本文由3D打印技術參考創作，未經聯系授權，謝絕轉載。
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