通过光束整形进入下一个增材制造时代

2025 年 4 月 15 日 | 阅读时间：5 分钟

增材制造 AM）行业正迈入一个新阶段——在这个阶段，生产力和效率的提升不再受传统高斯光斑形状的限制。相反，依托nLIGHT AFX® 激光创新技术驱动的动态光斑整形技术，将突破现有局限，重新定义可能性的边界。

对于采用 EOS 和 AMCM 金属解决方案的增材制造（AM）厂商而言，这项创新不仅是一项技术进步，更是一种竞争优势。光束成形技术能够提升生产效率、增强工艺稳定性，并拓展材料应用范围。但它究竟是如何运作的？为何如此重要？让我们一起来探讨。

光束整形革命：不仅仅是更多激光器

长期以来，业界一直通过增加 AM 系统中激光器的数量来追求更高的生产率。这虽然提高了制造率，但也增加了运营成本和维护复杂性。但光束整形技术提供了另一种方法，它能在不增加拥有成本的情况下，提高激光器的效率并扩大工艺窗口。

在 EOS，我们正借助搭载 nLIGHT AFX® 激光器的 EOS Metal Solutions 来应对这一挑战，从而实现：

七种可切换的光束轮廓可提高产量，在不影响零件质量的情况下，最高可将构建速度提高 2 倍。
无与伦比的激光灵活性，光斑尺寸范围从约 85 微米的高斯轮廓到 250 微米的环形轮廓，可精确控制能量分布。

EOS 并未单纯依赖增加激光数量，而是致力于更智能地利用激光——通过更均匀地分布热量，形成更稳定的熔池，减少飞溅，并提升材料的加工性能。这种自适应方法确保制造商在保持一致性和质量的同时提升生产效率，而这正是航空航天、国防及工业模具应用中的关键因素。

金属 AM 中光束整形的主要优势

在不牺牲质量的前提下提高生产率 研究证实，光束整形能显著提高生产率。对铬镍铁合金 718 的研究表明，与高斯光束相比，成型率提高了 23%，而 316L 不锈钢的加工速度则提高了两倍，原因是舱口距离更大，扫描速度更高。
提高工艺稳定性，减少飞溅： 粉末床熔融-激光束（PBF-LB）AM 最大的挑战之一是飞溅物的产生，它会污染粉末床并缩短过滤器的使用寿命。Fraunhofer IAPT 的一项研究发现，使用环形光束轮廓可将烟尘和飞溅物减少 75%，从而实现更清洁的构建并减少材料浪费。
加工难以焊接的材料： 通过束流整形，可以加工以前难以焊接的材料，包括镍基超级合金、工具钢、精选铝合金和难熔金属。这为航空航天、国防和工业模具等对材料性能要求较高的领域的新应用铺平了道路。
工件质量稳定，减少后处理工序： 通过稳定熔池，型钢塑形可最大限度地减少零件之间的差异，并实现更好的微观结构控制。慕尼黑工业大学对 316L 不锈钢进行的一项研究发现，环形梁轮廓显著扩大了工艺窗口，在保持高密度零件的同时实现了更大的灵活性。这也意味着减少了后加工步骤，直接降低了生产成本。
通过延长粉末和滤芯使用寿命实现成本效益： EOS在针对IN718材料的研究中发现，光束整形技术可将 粉末损耗降低多达70%，并将冷凝物生成量减少60%，从而直接提升材料利用率并缩短维护周期。对于EOS的客户而言，这意味着耗材成本降低、停机时间减少以及高价值金属粉末利用率提升——从而实现更快的投资回报。