近年來,同軸送絲送粉激光頭作為激光送絲增材制造核心部件,應用范圍越來越廣,從大型構件、航空航天、模具到汽車、3C行業,都能看到它的身影。3D打印技術參考注意到,我國通歷激光(tolertek)在該領域已取得重要進展。
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2017年研發初期,通歷曾嘗試多種光學方案,從同軸一分四光束方案、同軸多光束方案到錐反射環形光方案等,但效果均不理想,多個光點拼接容易形成光斑和熔池形貌不佳、加工方向仍然受限等應用缺陷,如在復雜曲面進行加工時,激光頭進行偏轉,激光光點難以匯聚,導致加工效果變差,多點拼接光學方案對工藝要求比較高,焦點高度敏感等問題因此用在大規模生產較為困難,加工效果亦是南轅北轍,各項成本也隨之增加,為了更符合實際應用場景,通歷研發出環形光斑-絲/粉光同軸光學設計方案。
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同軸光斑分析
激光頭能夠將絲/粉與光束同軸送到熔化區域,中空環形的光束輪廓直接聚焦到絲材和工件表面之間的交匯區域,因此光束能量強度全向分布,均勻預熱,可完全控制加工過程中的能量輸入,加工軌跡無方向性要求,同時也可進行反重力及太空打印,至今,同軸送絲送粉激光頭已更迭至第10代,可打印的材料范圍也是逐漸增多,如碳鋼、不銹鋼、全系鋁合金,銅合金、鈦合金、鎳基合金、巴氏合金、鈷基合金、鎂合金、鋯絲、陶瓷合金等。
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通歷第10代同軸送絲頭,可快速增加熱絲電源/電弧復合,提高成型效率激光加工精度高,打印部件沙孔少,但加工效率相比電弧較慢,為了提高加工效率,通歷同軸送絲送粉激光頭,增加熱絲電源或增加電弧進行復合打印,為絲材預熱,加快成型速度,以鋼材為例增加熱絲電源后每小時成型鋼材4kg,增加電弧后每小時成型鋼材7kg且絲粉同送功能可與熱絲功能/電弧同步開啟。
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3D打印巴氏合金
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第10代同軸送絲,2024年項目啟動,2025年進行產品測試,2025年底在北京增材制造展上進行首展,整個項目迭代研發測試優化接近兩年。作為增材制造重要組件,絲粉同送一直是本行業的重要需求,通歷為解決行業痛點做了大量的研發工作。
絲粉同送
金屬基復合材料的原位制備
在增材行業中,有很多材料制成絲材較為困難,如鎢、鉬、硅、鍺等,但又需要某些性能,因此絲粉同送的功能就顯得尤為重要,它將硬質或特殊性能的顆粒以粉末的形式,將其添加到熔池中,實現金屬基復合材料的原位制備,靈活的制備方式,在激光增材制造個性化工件和提升使用性能方面具有重要的價值,也可減少生產成本。如廣泛應用在航空航天、軍工裝備、汽車領域中,優化材料配比與工藝參數,使其性能發生改變。
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通歷激光3D打印鎂合金
絲粉同送-制備梯度功能材料
絲粉同送功能對加工零件成分設計更加靈活。可以分別對每一層的成分進行設計,從而制備梯度功能材料。
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保障加工效果,成本更低
調整光學方案產品單價及售后維修成本較高,針對此痛點,在不改變環形光斑-絲/粉光同軸光學設計方案的基礎上,通歷對同軸送絲機械及光學方案調整,研發出TL-WP-I,在保證加工效果的前提下,其價格遠低于市場同類產品,第10代同軸送絲送粉激光頭全組產品進行了大量的結構優化,使之在現場應用時更便捷的更換外部組件,更快地恢復生產。
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實時調焦
保證成型質量與加工穩定性
通歷同軸送絲增加了調節旋鈕,在激光加工過程中,隨著加工工件的變化,光斑大小也會隨之改變,為保證成型質量與加工穩定性,實時調節旋鈕,調焦范圍±5mm,同時激光頭帶有溫度傳感器,監測內部核心部件溫度,可選配熔池溫度監控和熔池高度補償傳感器,補償熔池高度誤差,多維度保證加工的穩定性。
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模具熔覆后
送絲系統全面優化
通歷自研激光送絲系統,系統配置伺服動力系統及送絲實時速度監測功能,送絲機最大拉力≥4kg,速度最大可達16m/min,送絲精度±0.1mm,絲材線徑可兼容多款規格,可送絲材線徑0.8-3.0mm,智能送絲機重量僅3.9kg,使整套方案配置更輕更小,減少干涉和負載的可能性,在設備上使用更靈活便捷。
行業應用
通歷同軸送絲3D打印率先從科研走向工廠,實現批量生產及大規模應用。打印了復雜系數達S4級以上的大型深腔復雜曲面馬氏體不銹鋼水斗鍛件,鍛件在建成后,所面對的壓力相當于一輛小貨車以100公里的時速,正面撞擊所產生的力量,至少要承受150億次,同軸送絲3D打印的水斗破解了大型結構鍛件快速制坯和成形難題,實現了大型鍛件的近凈成形和高效批量化制造,加工效果也達到先進水平。
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在汽車模具生產加工中面對復雜的型面加工,也可完成高難度·高精度修復。針對復雜曲面的熱成型沖壓模具做表面高強涂層后,其壽命提高1倍。
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在航空航天領域中鈷基絲材Milestone T800,Milestone Co21的增材,其作為高溫合金對激光頭的要求只多不少,加工鈷基絲材,功率約4KW左右,通歷6KW的同軸送絲,可以應對市場上大部分高溫合金絲材,也無需拉滿功率,滿負載加工。
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鈷基藥芯焊絲
對于難熔金屬銅的加工,激光頭內部附了雙層抗高反并且做了熱量吸收冷卻裝置,增加了多個水冷模塊,為了增大銅材料的吸收率,激光頭也可選配紅藍光復合,更好的加工工件。
此外,手機、電腦、汽車等零件也可進行3D打印、如手機框,電腦底板螺絲等。
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鋁合金汽車方向
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模具應用
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通歷激光3月雙展聯動!虹橋·浦東·擇近而行!任意一展,都將不需此行。
TCT亞洲3D打印、增材制造展覽會: 上海國家會展中心·展位號7.1館7A60。
慕尼黑上海光博會:2026年3月18日-2026年3月20日·新國際博覽中心·展位號N1館1546。
在本屆雙展上,通歷展品將以增材為主,如第10代同軸送絲送粉激光加工頭、內孔熔覆頭、外圓熔覆頭等產品及打樣工件。另外光博會將增展導光臂及精密圖形機。期待您蒞臨。
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