金属3D打印激光束、电子束和等离子束各自特点

激光束

激光是一种强度高、方向性好、单色性好的相干光。由于激光的发散角小和单色性好，理论上可以聚焦到尺寸与光的波长相近的(微米甚至亚微米)小斑点上，加上它本身强度高，故可以使其焦点处的功率密度达到107～1011W/cm2，温度可达10000℃以上。在这样的高温下，任何材料都将瞬时急剧熔化和汽化，并爆炸性地高速喷射出来，同时产生方向性很强的冲击。因此，激光3D打印是工件在光热效应下产生高温熔融和受冲击波抛出的综合过程。

激光加工的特点主要有以下几个方面：

(1)几乎对所有的金属和非金属材料都可以进行激光加工。

(2)激光能聚焦成极小的光斑，可进行微细和精密加工，如微细窄缝和微型孔的加工。

(3)可用反射镜将激光束送往远离激光器的隔离室或其它地点进行加工。

(4)加工时不需用刀具，属于非接触加工，无机械加工变形。

(5)无需加工工具和特殊环境，便于自动控制连续加工，加工效率高，加工变形和热变形小。

(6)价格昂贵。

电子束

电子束加工的原理是利用高速电子的冲击动能来加工工件的，在真空条件下，将具有很高速度和能量的电子束聚焦到被加工材料上，电子的动能绝大部分转变为热能，使材料局部瞬时熔融、汽化蒸发而去除。

电子束加工的特点如下：

(1)电子束能够极其微细地聚焦(可达l～0.1 μm)，故可进行微细加工。

(2)加工材料的范围广。由于电子束能量密度高，可使任何材料瞬时熔化、汽化且机械力的作用极小，不易产生变形和应力，故能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。

(3)可通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行控制，所以整个加工过程便于实现自动化。

(4)  电子束的能量密度高，加工效率很高。

(5)加工在真空中进行，污染少，加工表面不易被氧化。

(6)电子束加工需要整套的专用设备和真空系统，价格较贵，故在生产中受到一定程度的限制。

(7)电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格昂贵。

等离子束

离子束加工加工 它的加工原理与电子束加工原理基本类似，也是在真空条件下，将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后投射到工件表面的加工部位以实现加工的。所不同的是离子带正电荷，其质量比电子大数千倍乃至数万倍，故在电场中加速较慢，但一旦加至较高速度，就比电子束具有更大的撞击动能。离子束加工是靠微观机械撞击能量转化为热能进行的。

离子束加工有如下特点：

(1)离子束加工是目前特种加工中最精密、最微细的加工。离子刻蚀可达纳米级精度，离子镀膜可控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度亦可精确地控制。

(2)离子束加工在高真空中进行，污染少，特别适宜于对易氧化的金属、合金和半导体材料进行加工

(3)离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，是一种微观作用，所以加工应力和变形极小，适宜于对各种材料和低刚件零件进行加工。

(4)成本相对不是那么昂贵，应用范围广泛。

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