3DM颠覆性SLS量子级联激光3D打印技术，波长可动态调谐

2023年10月23日，南极熊获悉，来自以色列的初创公司3DM 开发了一种新的激光粉末床融合技术（SLS），并在近期发布第一款产品。据悉，这家成立于 2016 年的年轻公司所开发的新技术将开辟新材料的可能性。

3DM 的量子级联激光器

3DM 在 SLS 领域的竞争中脱颖而出的是量子级联激光器 (QCL)。QCL 由 3DM 创始人 Daniel Majer（激光和半导体电光技术专家）开发，它是一种半导体激光器，其高能光束可以调谐到中红外光谱内的特定波长。实际上，这意味着 3D打印激光器可以通过编程来匹配几乎任何热塑性材料的特定熔化特性，这为打印新型粉末塑料材料开辟了巨大的潜力。激光的熔化精度和强度也有助于材料分子粘合在一起，从而使零件具有增强的机械和各向同性性能。

开发可与特定热塑性塑料的能量吸收特性相匹配的激光器的方法不同于大多数现有的 SLS 技术。这些技术往往依赖于效率较低的激光器，它只能处理小范围的材料，以及含有用于改善能量吸收的添加剂的材料。这种额外的开发和工作可能会增加 SLS 技术和消耗品的成本，并限制热塑性塑料的可行范围。QCL 技术通过使用激光以最有效的方式熔化特定材料，从而克服了这些障碍。3DM的QCL技术已成功用于打印所有类型的SLS材料，包括PA、PP和TPU，理论上可以与任何粉末状热塑性材料一起使用。

除了可变波长之外，量子级联激光器还带来其他好处。激光器很小，只有一粒米那么大，而且价格非常实惠。根据 3DM 的说法，每个可调波长激光器的成本仅为数十美元。因此，3DM 能够开发出一种光束头系统，可以经济高效地安装多达六个激光器，这些激光器可以同时工作以实现更快的打印速度（这些光束头本身可以组合以获得更大的可扩展性）。该激光器还拥有比 CO2 激光器更高的精度，能够实现非常高的分辨率。

△每个激光器被分割成许多激光组件，之后每个组件都经过仔细检查和测试，并与准直透镜和驱动器一起组装在冷却设备上。一旦组装完毕，这些组件就形成了“激光模块”。

3DM 首席执行官 Ido Eylon总结了 3DM 激光创新的主要优势：“QCL 技术的主要优势在于塑料材料的熔化效率。这带来了四个主要好处：材料的多样性、高分辨率和表面光洁度、增强的机械性能和各向同性、以及打印速度和生产率。除了这些优势之外，预期的价格点还具有成本效益，而且该系统是一个开放平台，允许制造商使用多种材料，并保持较低的运行成本。”

3DM新品

在2023年的5月份，3DM公司正在准备两款工业级 3D 打印机的产品化：一款配备单激光模块的紧凑型专业系统，以及一台配备四激光配置的大型机器。前者将首先推出，对于寻求小规模生产和较低进入成本的采用者来说是理想的选择，而后者则专为工业高吞吐量应用而设计。最终，该公司最感兴趣的是工业系列生产。

△四个不同的激光模块与其他光学元件一起组装到一个外壳中，这些光学元件将所有激光组合成一束高质量、高功率的光束——又名光束头（如图所示），在粉末上产生熔化的激光点。

自 5 月份以来，3DM 在发布第一个系统方面取得了稳步进展。Eylon 表示：“我们进一步稳定了光束头，并对其进行了其他改进，并将一个光束头运送给战略合作伙伴，供他们在自己的设备和设施上进行测试。我们非常期待这次合作，因为这将是 3DM 技术首次在客户现场和生产环境中进行测试。此外，我们期望通过本次活动获得大量关于增材制造生产应用的非常有价值的知识和信息。我们将把这些见解用于未来的产品，使它们更适合生产应用。”

3DM公司还扩大了与其战略制造合作伙伴的协议，以生产其单光束激光头。通过这项最新协议，3DM 将在 2024 年初收到其第一个原型系统。Eylon 补充道：“我们预计明年初推出产品，由于巨大的市场兴趣，我们已开始接受选定的潜在客户的预订以确保他们在队列中的位置。”接下来，3DM 还计划推出辅助产品来补充其激光粉末床融合系统，包括自动化和后处理设备以及材料。

△单光束激光头整体图

与服务合作

Eylon 透露，3DM 无意成为零部件生产商。相反，该公司将主要作为增材制造硬件供应商运营，尽管它也将自己视为应用开发顾问，因为它将与客户和最终用户密切合作，为其激光粉末床融合平台开发材料和应用。

对于希望最终将 3DM 解决方案集成到其生产组合中的服务，Eylon 建议加入该公司的战略合作伙伴计划并预订其单束头机器。他说：“由于第一批生产的单位数量有限，而且我们对这些单位的需求量很大，我们鼓励想要保持在技术前沿的制造商与我们合作，加入战略合作伙伴计划，了解潜力为他们的具体情况提供福利，并下订单以确保明年的设备。”

自今年早些时候走向市场以来，3DM 及其独特的产品已经引起了许多行业的兴趣，包括消费品、医疗、汽车和国防。增材制造服务也表现出了浓厚的兴趣，毫无疑问，该公司不仅承诺提供更广泛的材料范围，而且还提供更高质量的零件、更快的生产速度和更具成本效益的 3D 打印。该公司对高产量生产（零件数量达到数十万个）的关注也是其市场定位的关键。

3DM 已经与许多最终用户合作开发应用程序、材料并微调其 3D 打印技术。Eylon 解释道：“我们不断与最终用户合作，并重视他们的反馈。我们计划实施主要与输出质量相关的更改，然后是与用户体验相关的更改。我们的目标是制造增材制造生产系统，挑战巨大但令人兴奋。”

据报道，在应用方面，3DM公司最渴望探索需要特定材料的用例，以便利用 QCL 系统的可调谐波长。Eylon 说：“最令人兴奋的机会是那些需要特定聚合物来实现其特定应用的最终用户。我们有一些保密的例子，并且一直在寻找更多。”