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近年來(lái)，隨著動(dòng)態(tài)聚焦技術(shù)在激光加工應(yīng)用領(lǐng)域的大量推廣，激光振鏡加工突破了傳統(tǒng)的二維小幅面的加工尺寸限制，向著單機(jī)大幅面和3D曲面應(yīng)用市場(chǎng)拓展。
動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)的原理是通過(guò)對(duì)激光器輸出光束進(jìn)行動(dòng)態(tài)準(zhǔn)直擴(kuò)束和聚焦焦距調(diào)制，實(shí)現(xiàn)光束在XY振鏡的協(xié)同控制下，精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)三維空間坐標(biāo)點(diǎn)的聚焦。從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)三維空間動(dòng)態(tài)聚焦的激光加工特點(diǎn)。
一套完整的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)包含了動(dòng)態(tài)聚焦振鏡和軟件控制以及協(xié)同傳感器，是一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)加工工藝落地的智能工作站。在SLS和SLM等選區(qū)增材制造裝備的應(yīng)用工藝中，動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)被大量的引入以增大單頭裝備的加工尺寸和效率。
蘇州菲鐳泰克激光科技有限公司作為工業(yè)激光3D動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)領(lǐng)跑者，是中國(guó)最早開(kāi)始獨(dú)立的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)研制和生產(chǎn)銷(xiāo)售的公司之一。公司成立于2014年，先后被評(píng)為“江蘇省雙創(chuàng)企業(yè)”，“江蘇省民營(yíng)科技企業(yè)”和“國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)”。建立并營(yíng)運(yùn)南京理工大學(xué)“企業(yè)研究生工作站”和北京工業(yè)大學(xué)“智能光子研究中心”兩個(gè)校企合作平臺(tái)。2022年作為牽頭單位，主持開(kāi)發(fā)的“激光增材制造一體式打印頭研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化”項(xiàng)目，獲國(guó)家科技部十四五專(zhuān)項(xiàng)重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目支持。
菲鐳泰克是國(guó)內(nèi)唯一一家擁有動(dòng)態(tài)聚焦鏡、光學(xué)設(shè)計(jì)和軟控開(kāi)發(fā)集于一體的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)開(kāi)發(fā)公司。公司長(zhǎng)期致力動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)的應(yīng)用工藝創(chuàng)新，為全球工業(yè)激光用戶(hù)提供可全閉環(huán)工藝落地的工藝解決方案。
菲鐳泰克在選區(qū)增材制造SLS和SLM領(lǐng)域的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)方案：
基于FR15-F系統(tǒng)配置500W（1000W）光纖激光器用于SLS和SLM方案
基于FR30-C系統(tǒng)配置100W射頻激光器用于SLS方案
菲鐳泰克推出的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)FR30-C和FR15-F，標(biāo)準(zhǔn)配置為：動(dòng)態(tài)聚焦振鏡，控制卡以及可二次開(kāi)發(fā)的大幅面動(dòng)態(tài)聚焦控制軟件。菲鐳泰克提供基于C++和C#的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)庫(kù)，方便系統(tǒng)集成商基于材料加工工藝自主開(kāi)發(fā)切片和排料工藝總控制系統(tǒng)。
基于FR15-F的動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)組成
SLS和SLM市場(chǎng)隨著材料工藝的更新和應(yīng)用流行，產(chǎn)業(yè)規(guī)模發(fā)展迅速，迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)的機(jī)會(huì)，產(chǎn)業(yè)格局基本形成，工業(yè)級(jí)增材制造正在成為主流方向。提高加工效率也成為全球各大廠商追逐的目標(biāo)。增加打印頭的數(shù)量無(wú)疑是最直接有效的方式，目前市面上有看到包括SLM solution在內(nèi)的很多公司推出了最多12頭的3D打印裝備?；趧?dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)的多頭3D打印裝備目前以?xún)深^和四頭的比較常見(jiàn)。
菲鐳泰克基于CO2激光器的雙頭并列式SLS 打印系統(tǒng)方案包含鏡像的兩臺(tái)FR30-C動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)，兩根150W CO2激光器，兩套板卡和一套雙頭控制軟件。
用于CO2激光器的鏡像陣列式雙動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)SLS應(yīng)用方案
用于光纖激光器復(fù)制陣列式雙動(dòng)態(tài)聚焦SLM應(yīng)用方案
基于光纖激光器的四頭自標(biāo)定動(dòng)態(tài)聚焦方案
此外，隨著更大的加工幅面和多頭拼接的方案的大量應(yīng)用，3D打印頭的尺寸校正問(wèn)題越來(lái)越凸顯。通常，工作人員需要花費(fèi)將近兩周、甚至更長(zhǎng)的時(shí)間在一套多振鏡激光設(shè)備上的尺寸校正上。
作為工業(yè)激光3D動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)領(lǐng)跑者，菲鐳泰克一直致力于推動(dòng)多頭振鏡加工工藝的完善，在不斷提升振鏡加工精度的同時(shí)，針對(duì)大幅面和多頭振鏡協(xié)應(yīng)用尺寸校正難題，開(kāi)發(fā)了“全自動(dòng)CCD校正平臺(tái)”。
900X900幅面全自動(dòng)CCD的校正平臺(tái)
通過(guò) “全自動(dòng)CCD校正平臺(tái)”，僅需十幾分鐘即可將在900*900mm的加工幅面下，完成多個(gè)振鏡的尺寸校正，保障單臺(tái)振鏡校正精度在0.01mm以?xún)?nèi)；多臺(tái)振鏡的協(xié)同精度在0.02mm以?xún)?nèi)，幫助系統(tǒng)集成商保證性能同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速交付。
另外，在高精度生物陶瓷3D打印中，科學(xué)家嘗試采用基于菲鐳泰克FE15-U的后聚焦動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)，配置100*100幅面的遠(yuǎn)心掃描場(chǎng)鏡，通過(guò)遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡保障光路垂直入射到材料表面，采用動(dòng)態(tài)聚焦試試調(diào)節(jié)，保證以?huà)呙鑸?chǎng)鏡邊緣最遠(yuǎn)光程光斑為基準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)整個(gè)幅面內(nèi)的光斑大小一致，很好的解決了生物打印一致性的問(wèn)題。此方案已在某國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室得到很好的驗(yàn)證。
應(yīng)用此方案的特點(diǎn)是：
1、 光路垂直工件表面，光斑形狀一致。
2、 以最遠(yuǎn)程邊緣光斑為基準(zhǔn)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)全幅面光斑大小相同。
3、 通過(guò)1和2可保障全幅面內(nèi)光斑功率密度一致。
搭載遠(yuǎn)心場(chǎng)鏡的后聚焦動(dòng)態(tài)聚焦系統(tǒng)方案示意圖
FR30-C與FR15-F參數(shù)列表
菲鐳泰克2023年部分展會(huì)信息，歡迎屆時(shí)蒞臨，與我們一同探討更多工藝應(yīng)用。
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