LED光源金属3D打印机来了，SLEDM技术

2020年5月，南极熊发现，奥地利格拉茨理工大学Graz University of Technology的研究人员创造了一种新型的金属3D打印机，使用LED代替激光源，用于金属零件的快速成型制造。这种新型3D打印机可以优化3D金属打印的工作时间、金属粉末消耗、设备成本和后处理工作。目前开发团队已经为这款3D打印机申请了专利：选择性LED烧结技术（Selective LED-based Melting，简称SLEDM）。

LED代替激光或电子束

基于LED的选择性烧结（SLEDM），即利用高功率LED光源对金属粉末进行选择性熔化。该技术类似于选择性激光熔炼（SLM）和电子束熔炼（EBM），即通过激光或电子束将金属粉末熔化，并逐层堆积成零件。SLEDM解决了这些基于粉末床的制造工艺的两个核心问题：大批量金属部件的生产耗时和人工后处理耗时。

缩短3D打印时间

与SLM或EBM工艺不同，SLEDM工艺使用大功率LED光束来熔化金属粉末。所使用的发光二极管是由西施蒂利亚照明专家Preworks公司特别改装的，并配备了一个复杂的透镜系统；在熔化过程中，LED聚焦的直径可以在0.05到20毫米之间轻松改变。这使得在单位时间内LED可以熔化更大体积，而不会改变内部结构，从而将燃料电池或医疗器械等部件的生产时间平均缩短20倍。

△Preworks公司的传统LED灯

缩短后处理时间

SLEDM技术与新设计的生产设备相结合，与其他金属熔化设备不同的是，它从上到下打印部件。这样一来，零件就暴露在粉末堆外面，成型缸内所需的粉末量被减少到最低限度，并且在打印过程中可以进行必要的后处理。"目前一般的金属3D打印方法通常需要进行耗时的后处理，例如磨平粗糙的表面和去除支撑结构等，这些都不再是必要的，进一步节省了宝贵的时间。"Haas说。

应用领域和发展方向

格拉茨医科大学的K-Project CAMed项目中，已经有一个SLEDM工艺的设备在建造。2019年10月，第一个医用3D打印实验室在格拉茨医科大学的K-Project CAMed项目中开设了一个医用3D打印实验室，生产相容性高的金属植入物，由镁合金制成的螺丝钉，用于治疗骨折。这些植入物在骨折部位长在一起后，会在体内溶解。因此不再需要进行第二次手术，给人减少二次伤害的压力。得益于SLEDM技术，这种植入物的生产将可以直接在手术室中进行，因为 "LED灯对手术的危险性自然比强大的激光光源要小，"Haas说。

第二个重点是可持续移动性，即生产燃料电池的双极板或电池系统的组件等部件。"我们想让使用SLEDM的快速成型制造在电动汽车上应用，并将SLEDM定位在这一研究领域的早期阶段。"Haas说，在下一步的发展中，他将生产出这种3D金属打印机的市场化产品，由格拉茨大学制造，在大学环境中的进一步创新。

SLEDM工艺是在FoE "移动性生产 "Mobility & Production实验室中开发的，这是格拉茨理工大学的五个科研重点之一。

在格拉茨理工大学，不同的研究小组正在研究快速成型制造工艺。生产工程研究所和材料科学、接合和成型研究所目前正在紧锣密鼓地建立自己的快速成型制造实验室AddLab@tugraz。

面曝光激光烧结代替SLS技术

南极熊联想到，使用LED作为能量源，不但可以熔化金属粉末材料而实现金属3D打印，还可以熔化尼龙等聚合物材料。德国工业3D打印系统制造商EOS宣布在2018年引入“革命性的聚合物增材制造技术”LaserProFusion：近百万个二极管激光器，排成阵列激光，瞬间一次性烧结粉末材料，从而实现类似光固化中的DLP 3D打印技术。

激光器阵列可以实现高达5千瓦的最大总输出。对于每一层，只激活与该部件的CAD数据匹配的二极管激光器，打印出精确的像素。无论零件数量及其几何形状如何，新技术都可显著缩短曝光时间。

3D打印领域，技术在不断进步和完善。未来实现批量化高速高质量生产，将会对制造业带来巨大的影响和改变。请关注南极熊3D打印网的持续跟踪。