EOSはnLIGHTの高度なビーム成形ファイバーレーザーを統合し、高スループットLPBFへの道を切り開きました。

はじめに: 5 年前、金属積層造形業界の人にレーザー粉末床溶融結合 (LPBF) 技術が直面している主な課題は何かと尋ねると、速度と出力と答えたでしょう。幸いなことに、この課題は、EOS やその子会社 AMCM などの業界リーダーによる最新のハードウェアおよびソフトウェアのイノベーションのおかげで、リアルタイムで解決されています。これらの進歩は、産業エンドユーザーが LPBF をますます実現可能で成熟した生産技術として認識するために重要です。

2024年12月11日、Antarctic Bearは、EOSが高出力半導体およびファイバーレーザーを専門とするアメリカの企業であるnLIGHT, Inc.と協力関係を強化していることを知りました。両社は協力して、nLIGHTの高度なビーム成形ファイバーレーザーをEOS金属3Dプリンターに統合し、プロセス制御と全体的な生産性を向上させます。現在までに、EOS テクノロジーに基づく高度でカスタマイズされた金属付加製造ソリューションを専門とする EOS 企業である AMCM は、nLIGHT レーザーを統合した 1 つのプラットフォーム、AMCM M 290 FLX を発売しました。

AMCM M 290 FLX は EOS の M 290 システムをベースとしており、最大 2 台の nLIGHT AFX-1000 レーザーを搭載してアップグレードされ、生産性がさらに向上しています。これらの AFX レーザーはプログラム可能で、1 つのレーザーを 85 ミクロンのスポットサイズから 210 ミクロンの環状プロファイルまで、7 つの異なるビームプロファイルに設定できます。スポットサイズが小さいほど、より細かいディテールや輪郭を印刷できます。一方、環状の輪郭が大きいほど、印刷速度が速くなり、印刷中の煤や飛散が少なくなり、プロセスの安定性が向上します。
特に、nLIGHT AFX レーザーは、316L 鋼やアルミニウムなどの一般的な粉末原料の生産速度を大幅に向上させるのに役立ちます。たとえば、AMCM M 290 FLX は、標準の 400 W レーザーを使用するシステムと比較して、これらの材料の生産効率を 3 倍向上させることができます。

nLIGHT は、同社のプログラム可能な AFX ファイバーレーザーが、現在のほとんどの LPBF システムに搭載されている標準的な非プログラム可能なシングルモードレーザーに比べてどのような利点を提供するのかを詳しく説明します。同社によれば、これらのシングルモードレーザーは「近似ガウスビーム形状」のため、達成できる構築速度が制限されるという。対照的に、nLIGHT の AFX ファイバーレーザーは、リアルタイムで調整可能なビーム形状を備えています。 LPBF に最適化されたこのレベルのレーザー制御は、自由空間光学系を必要とせず、ファイバーレーザー内で完全に行われます。
「AFX-1000は、ビーム成形機能をすべてレーザー内で実行する世界初のシングルモードファイバーレーザーです」と、2020年にAFX-1000が初めて発表された際、nLIGHTのCTO兼アディティブマニュファクチャリング担当ゼネラルマネージャーであるロブ・マーティンセン氏は述べました。「アディティブマニュファクチャリング専用に開発されたAFXは、OEMやエンドユーザーが製造速度を大幅に向上させ、部品あたりのコストを削減するのに役立ちます。AFXがアディティブマニュファクチャリングの経済性を根本的に変え、より広範な大量生産の採用を可能にすると期待しています。」
△ nLIGHTレーザーインデックス特性生産効率を向上させるために、AFXレーザーの210ミクロンの環状プロファイルは、より広い範囲をカバーして印刷速度を高速化するだけでなく、大きな溶融プールを安定させることが実証されており、すすやスパッタなどの問題を軽減するのに役立ちます。 nLIGHT は次のように付け加えています。「個別の AFX ビームプロファイルは、1 秒あたり最大 30 回、オンザフライで選択できるため、溶融および凝固速度、物理的微細構造、および部品の故障の一般的な原因である応力破壊につながる熱歪みを制御するための新たな自由度が得られます。」
この技術はすでに AMCM M 290 FLX システムで利用可能ですが、EOS と nLIGHT は後日、nLIGHT の AFX レーザーを EOS の LPBF ポートフォリオに展開する予定です。ご覧のとおり、この改造された金属 3D プリンターは、最大 2 台の nLIGHT AFX-1000 レーザーを統合して、生産効率を最大限に高めることができます。これに加えて、このシステムには EOS の Fine Detail Resolution (FDR) テクノロジーを搭載することができ、これにより 55 ミクロンまでの焦点でさらに細かいレベルの詳細が可能になります。これらの高度な機能は、EOS のすでに成熟した LPBF ハードウェアおよびソフトウェアテクノロジーを補完します。

EOS の CEO である Marie Langer 氏は、次のように述べています。「当社は、積層造形の産業化を推進し、新たなアプリケーションのニーズを満たし、顧客の期待を超えるために、業界をリードする技術を継続的に開発しています。nLIGHT のビーム成形およびレーザー技術の柔軟性とパフォーマンスの向上により、金属積層造形システムで前例のない進歩を達成でき、顧客は生産性を新たなレベルに引き上げることができます。」
最終的には、航空宇宙、自動車、医療など、この技術を採用している幅広い業界の金属 AM ユーザーが、この新しい LPBF 機能のメリットを享受でき、生産ワークフローをさらに最適化し、高品質レベルを維持しながら生産量を増やすことができます。この革新的な技術を市場に投入するための EOS と nLIGHT の共同の取り組みは、産業用積層造形分野におけるコラボレーションがいかにしてゲームを変えるような進歩につながるかを示す好例です。

EOSはnLIGHTの高度なビーム成形ファイバーレーザーを統合し、高スループットLPBFへの道を切り開きました。

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