江苏激光联盟陈长军转载自 AMLetters AMLetters
最近美国的一家叫Seurat的公司非常火。几轮融资下来有近8000万美元了，给它投钱的都是大公司。Seurat主推的是一种叫做区域打印的技术，区域是相对于现在SLM点光源来提的。通俗讲，SLM是由点到线、由线到面、再由面到体的过程；而Area技术，直接就是面，所以效率会高很多。虽然目前这个技术还没有实现真正的商业化，但在看过他们的资料后，相信你会对这项技术刮目相看。
01
区域打印与目前主流技术的潜力对比
Seurat公司发布的白皮书中将区域打印技术与目前主流的金属增材技术在未来几年的发展做了一个对比，如果真如预期的发展，那么到2030年，区域打印技术势必会取代当下如火如荼的SLM技术和粘结剂喷射技术。
02
区域打印解决了什么痛点
降低成本是商业永远的主题，那么SLM等技术与传统技术相比，在成本构成上有什么不同呢？下图是一个很好的说明。传统加工手段，材料成本占比较高，而SLM等增材技术，加工成本占比较高，或者说工时费较高。目前国内外最主流的解决方案是增加激光器数量和扩大加工尺寸。
但是激光器数量（或者说光学系统数量）的增加，大大提高了系统的复杂程度。虽然业界在面对多激光拼接校正、大幅面风场干涉等问题时，提出了很多新的解决方案，比如飞行打印技术（on the fly），但也造成了大设备价钱奇高无比的局面。而且，目前就国内来看，距离飞行打印等技术的成熟商业化，至少还需1-2年的摸索。
为什么SLM厂商不用类似激光投影的区域扫描取代目前的激光点扫描呢？激光投影技术也很成熟啊，一次打一个面，效率不是比打一个点高多了么。
因为目前SLM使用的激光器和光学系统不能为面投影提供足够的能量。现在SLM使用的连续光纤激光器，额定功率一般为200-1000w，打印时，能量集中在一个直径为80-100μm的单点上，在不显著提高能量输入的前提下，将光斑扩大到毫米量级，单位能量将被削减到无法融化金属粉末。
Seurat就是抓住了这个行业痛点，将目光转向了具有很高峰值功率的脉冲激光器，实现了从一次打印一个点到一次打印一个面的技术突破。区域打印技术要经过多个步骤，首先将激光塑造成一个方形光束，然后再将方形光束塑造成一个预设的图案。这第二步才是该技术的真正创新所在。怎么把光束变成想要的图案呢？是通过将激光束与传统投影仪发出的有图案的蓝光相叠加的方式。具体原理如下图所示。
SLM技术的核心参数是激光功率、扫描速度和光斑大小。Area Printing技术的核心参数是脉冲能量。我们可以单独控制每个像素的激光功率，从而对熔化过程进行更多的控制，并为梯度材料和无支撑打印提供了更多的可能性。极短的曝光时间使得在打印过程中基本无明显的飞溅产生。规避了SLM多激光打印时风场导致的烟尘干扰降低光束质量的问题。
03
区域打印原理视频
04
区域打印试验视频
05
AMLetters点评
有意思的是，Seurat的技术源头是美国 劳伦斯利弗莫尔国家实验室（美国氢弹之父 爱德华·泰勒创立），主要负责研发包括核武器在内的美国国防科技。
区域打印（面曝光）技术在核武器领域的应用，势必会推动现有SLM技术朝着新一轮的技术革新发展。大风起于青萍之末，金属增材领域的朋友们该关注一下。
06
观点征集
您认为区域扫描（或面曝光）会在不远的将来取代现有的SLM技术么？
参考文献：
[1] Seurat Insights_Volume 2_White Paper_2022
END
AMLetters直译增材快讯，初衷是为了激励自主学习，因为没有输出就没有深入思考。每篇文章相对简短，尝试用尽量通俗的语言讲清楚一两个科学问题、行业故事、材料知识、软件知识、国内外新技术。通过分享有一定价值的内容，努力成为国内增材领域工程师和在校研究人员，一同交流、成长、互动的平台。AMLetters才刚刚开始，感谢志同道合的朋友们的关注和支持。
如果您觉得这篇内容还不错，非常感谢转发支持！
版权声明
本文内容均来源于互联网,版权归原作者所有。
如侵犯到您的权益,请及时通知我们,我们会及时处理。
