丝光同轴增材技术，通常称作激光送丝技术，作为增材制造的前沿工艺激光定向能量沉积（DED-LB）技术之一，以其高沉积速率和低气孔缺陷为显著优势，通过较高的材料利用率和更低的原材料成本，实现了整体加工成本的大幅降低，尤其适用于中大型构件增材工程应用场景，在航空航天、汽车制造、医疗和模具制造等行业中展现出巨大的商业潜力和应用价值。在太空制造领域，丝光同轴增材技术最近取得了突破性进展，欧洲航天局（ESA）在国际空间站（ISS）上成功运用首台太空金属3D打印设备，制造出首件太空环境下的金属制品，不仅标志着太空制造技术的新纪元，也展示了丝光同轴增材技术在极端环境下的可靠性。今年年初，该设备由SpaceX猎鹰9号火箭运送至ISS；5月底，该设备采用丝光同轴增材制造工艺，在哥伦布号实验舱内完美通过首次测试；8月，在微重力环境下生产出首个太空3D打印金属部件。每一步，都是丝光同轴增材技术发展的重要里程碑。官方演示视频揭示，试验采用丝光同轴增材技术，通过高功率激光加热不锈钢丝材，金属丝末端在熔池中熔化，逐层构建金属3D部件。在车间制造中，丝光同轴增材技术的应用案例不断增多。航空航天领域利用该技术实现部件的轻量化和复杂几何形状制造，如生产双材料燃烧室、发动机支架，以及修复发动机叶片等高价值部件；汽车行业通过该技术提升生产效率和部件性能，如制造传动带链轮、排气管等高复杂度部件；能源行业用其制造或修复大型机械设备，增强设备的耐用性和可靠性，如制造双材料管道等；丝光同轴增材技术还被应用于医疗行业、建筑行业、铁路行业、模具制造业、食品行业等，突破越来越多的应用场景。当前，丝光同轴增材技术在实际应用中主要分为两种技术路径：分环形光束光内同轴技术和多光束集成光内同轴技术。在多光束集成光内同轴技术领域，西班牙的Meltio无疑是一个杰出的代表。Meltio依托其多光束集成光内同轴技术开发的核心产品Meltio M450小尺寸工业金属3D打印机和Meltio Engine系统，首次将激光定向能量沉积系统成本降至10万欧元级别，对国外增材市场格局造成重大影响，短短四年内销售超过300台，一跃成为DED领域的佼佼者。采用多光束集成光内同轴技术的厂商还有德国的OSCAR、法国的SOTIMECO、中国的英尼格玛和融速等。这些公司在技术上各有千秋，根据送料方式的不同，可以大致分为三类：融速采用多激光同轴送丝技术推出的六激光同轴送丝金属3D打印设备，设备配置Matrix阵列激光控制器，可独立控制调节每束激光，使能量分布更均匀，打印件表面粗糙度最高可达5μm。上面提到的Meltio也在此列，据悉，Meltio还可提供激光送粉系统，但应用广泛程度远低于激光送丝，其官方信息中也较少提及。法国SOTIMECO的GICAM 2000设备配备了专利的Sotimeco可切换激光喷嘴，支持激光送丝和激光送粉工艺，不仅支持单材料或双材料打印，还能精准混合材料，以创造出特定性能的部件，构建尺寸达2m³。其一体化设计充分考虑了增材制造的效率，便于在制造、维修或原型设计领域迅速部署。德国OSCAR的激光定向能量沉积技术集成在一个6-19kg的紧凑型系统内，具有6束独立可控激光束，可在5秒内快速切换送丝、送粉模式，其交钥匙解决方案ProFocus LaserCell可移动作业，目前已被应用于采矿、钢铁生产、工具制造、能源技术、水电和农业机械等行业。英尼格玛不仅支持丝粉同送复合工艺，其全新升级的激光同轴复合技术（Coaxial Multi-Laser Hybrid, CML Hybrid）共支持4种复合。采用该技术的CML-Hybrid-1500DF-ARC系统集DED工艺之大成，通过全部可独立调控的6激光模组复合电弧热源、6路粉末和丝材同送以及双路保护气，实现了多波长激光、激光电弧、丝粉及保护气的四重复合技术。该系统适用于变组分梯度材料、原位合金化增材、高通量材料制备、微观组织调控等DED技术前沿研究方向，同时可满足提升增材材料兼容性、增材效率、构件精度、性能及复杂程度等DED技术工程化应用需求。除上述的多光束集成光内同轴技术外，传统的分环形光束光内同轴技术也得到了广泛应用。如德国弗劳恩霍夫激光技术研究所和Precitec、美国的Additec和中国的通历等，均采用该技术。德国Precitec的激光送丝设备CoaxPrinter，即使使用不同的材料，也能实现完全不受方向影响的工艺控制，对工作距离、送丝和激光功率等参数波动具有较好的容差能力，100%的材料利用率，加工速度可达5 m/min，用于高质量部件制造、磨损部件修复和部件改善性能涂覆等精细结构到复杂大尺寸部件。德国弗劳恩霍夫激光技术研究所开发的新光学系统可实现激光电弧复合。美国的Additec分环形光束光内同轴技术基础上，推出了三合一金属3D打印设备——Hybrid 3。该设备在同一平台上集成了液态金属喷射、激光送丝和CNC加工功能，兼具0.5毫米的液态金属喷射高精度与4 kg/h的激光送丝高速沉积能力, 其双增材制造头设计，实现了多材质的金属3D打印，可支持铁、镍、铝和铜合金等材料。鉴于激光系统具有适应性强、可完成高精度复杂任务的能力，Additec称其新型3D打印设备主要面向汽车行业金属零件生产。上海通力于2017年开始研发同轴送丝送粉激光头，于2021年正式推出同轴送丝送粉激光头，并持续迭代更新。今年的第8代同轴送丝送粉激光头，光束能量强度全向分布，均匀预热，可完全控制加工过程中的能量输入，且可以长时间自主运行，加工效率高达400cm³/h，送丝速度可达到6m/min，环形光斑内送丝材料利用率近100%，已在大型构件、航空航天、模具等行业获得广泛应用。从车间的科研制造能力，到太空探索中的锋芒初露，丝光同轴增材技术不仅展示了其在工业制造中的应用潜力，也为未来探索宇宙提供了新的工具和可能性。随着技术的不断进步和创新，我们有理由相信，丝光同轴增材技术将在未来发挥更加重要的作用。此文内容仅分享使用，如有版权问题请联系处理或删除。
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