3Dプリント用主流レーザーの種類と特徴

3Dプリント用主流レーザーの種類と特徴
3D プリンターは、高度に統合された最新のデバイスです。レーザー、ガルバノメーター、制御装置に至るまで、プリンターは謎のベールに包まれているようですが、その中でもレーザーはさらに驚くべきものです。レーザーはトーチのようなものです。これは層ごとの製造を可能にするエネルギー源であり、最も洗練されたコアコンポーネントでもあります。

3D プリントで使用されるレーザーの主流の種類には、UV レーザー、ファイバー レーザー、CO2 レーザーなどがあります。YAG レーザーも使用されています。3D プリンターは、さまざまな成形材料に応じてさまざまなレーザーを使用します。しかし、独立した産業としてのレーザー製造の継続的な発展は、3D 印刷プロセスとのマッチングにも大きな変化をもたらしました。

光硬化用の UV レーザーには、初期のヘリウムカドミウムレーザー (波長 325nm、出力 15~50mw) やアルゴンイオンレーザー (波長 351~365nm、出力 100~500mw) など、さまざまな種類があります。これらのレーザーは初期の SLA 装置で使用されており、レーザービームのスポットサイズは 0.05~3mm でした。現在、固体紫外線レーザーは光硬化に広く使用されています。出力波長は355nmで安定し、出力は800mwに近く、調整可能で、寿命が大幅に延び、レーザーダイオードを交換するだけで継続して使用できます。
UVレーザー

光硬化プロセスにおけるレーザー焼結技術では、出力波長が 10.6μm の二酸化炭素レーザーを使用します。出力は数ワットから数十キロワットの範囲です。ビーム品質は非常に高く、非金属材料 (この波長に対する吸収率が高い) の加工によく使用されます。レーザー焼結技術では、CO2レーザーの出力は数十ワットまで選択でき、スポット径は約0.4〜0.5mmです。ナイロン、コーティング砂、セラミック、PS粉末などの非金属材料の焼結に使用できます。さらに、初期の LOM では輪郭切断に CO2 レーザーも使用されていました。

CO2レーザー

焼結プロセス中の金属印刷に使用されるレーザーは、主に CO2 レーザー、YAG レーザー、ファイバー レーザーなど、いくつかの開発段階を経てきました。 CO2レーザー自体の出力波長が非常に長く、金属材料の吸収率が低いため、初期の金属印刷に使用されていたCO2レーザーの出力は数キロワットのものが多かったです。 YAGレーザーは1.06μmの波長を出力でき、金属との結合効率が高く、加工性能に優れています。800W YAGレーザーの有効出力は3KW CO2レーザー出力に相当します。その後、ファイバーレーザーが徐々に商業市場に導入されるにつれて、YAGレーザーの欠点がますます明らかになり、より高い電気光変換率とより安定した性能を備えた、より統合されたファイバーレーザーの使用が金属印刷の開発における大きなトレンドになりました。

ファイバーレーザー

金属粉末のレーザー溶融プロセス: 金属印刷に使用される YAG レーザーはまだいくつかありますが、市場の絶対的な大多数はファイバーレーザーによって占められています。 SLM 用ファイバーレーザーの出力波長は通常 1.07μm で、ピークパワーは 200w、400w、500w、1000w などのいくつかのレベルで利用できます。スキャンスポットは通常 80~150μm 以内です。

出典: 3Dプリンティング技術リファレンス

光硬化セラミック

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