本文摘要：以生产为导向的多激光器金属3D打印机设备通过多个激光器来提升增材生产的生产效率，多重激光既可以分别生产独立国家的零件，也可以协同生产一个单件大型部件。这样的灵活性，使得增材生产生产效率获得提高，并减少了生产成本。 但是多激光器在同时工作时会会相互影响呢？激光之间的相互作用又对金属3D打印机零件的质量产生什么影响呢？雷尼绍公司通过其四激光器金属3D打印机设备RenAM500Q对多激光器之间的相互作用，以及如何合理规划多激光器设备的激光策略展开了研究，借此可以获得一些救赎。

以生产为导向的多激光器金属3D打印机设备通过多个激光器来提升增材生产的生产效率，多重激光既可以分别生产独立国家的零件，也可以协同生产一个单件大型部件。这样的灵活性，使得增材生产生产效率获得提高，并减少了生产成本。

但是多激光器在同时工作时会会相互影响呢？激光之间的相互作用又对金属3D打印机零件的质量产生什么影响呢？雷尼绍公司通过其四激光器金属3D打印机设备RenAM500Q对多激光器之间的相互作用，以及如何合理规划多激光器设备的激光策略展开了研究，借此可以获得一些救赎。多激光器配备在研究中，研究人员考虑到了激光器和惰性气体流之间的关系，以及一种激光器在特定情况下如何影响另一种激光器，继而有可能造成材料性能上升的问题。

有所不同金属粉末材料所产生的溅会因尺寸、形状和数量的有所不同而不存在明显差异，当然，多激光器设备在加工时会产生更好的溅，这使得有效地的激光管理显得更为最重要。在多激光器3D打印机设备种，当多个激光器在较为将近的距离内工作时，一个激光器升空激光将影响到另一个激光器，这各不相同它们在惰性气体流中所处的比较方位。当一个激光器正处于另一个激光器的下风向时，其激光束不会受到上风向激光熔融的影响。多激光分区和气流配备举例，图片来源：RenishawRenishaw曾对第一代多激光器设备如何通过分区并融合线性或收敛惰性气流来防止产生以上现象。

然而这种方法不存在几个缺点：－非对称建构造成生产率减少，这是因为在这种模式下，每个激光器具备有所不同的工作量，因此其中一部分激光器必须闲置等候其他激光器已完成任务。－独立国家的光学系统有可能无法对准，并且有可能遭到相对于彼此的热飘移，当在较小的部件上工作时，不会造成重合区域中的不连续性。－有所不同的气流造成整个建构板上的熔融条件发生变化，特别是在中心区域。

而新一代多激光器3D打印机设备（震尼绍的4激光器打印机设备RenAM500Q）具备几乎激光重合，因此每个激光器都可以处置整个建构板。这样就可以在每个打印机层中高效利用到4个激光器，最大限度的延长建构时间，这种设备还可以通过单个激光器对大型零件展开边界扫瞄，从而避免表面的不连续性。

单个温度控制的振镜可避免激光器比较方位的热飘移。均匀分布的气体流动状态保证了建构板所有区域中的恒定条件。

多激光器相互作用研究虽然这种使用激光几乎重合机制的多激光器设备有一定的优势，但这类技术仍不存在着激光器之间言和“不拒绝接受”的风险。激光在惰性气体气流中的比较方位是十分最重要的，但是在打印机建构打算期间将任务分配给激光器时，可以回应展开掌控。图片来源：Renishaw研究人员通过创立一系列3D打印机圆柱体以及横向剪切试验对多激光器之间的相互作用展开了研究。

在研究过程中，研究人员同时用于了4个激光器，并自由选择了一个4x4阵列来探寻各种激光器分配选项，样件使用的打印机材料为Inconel－625。激光分配自由选择的影响在单激光机器3D打印机设备中，一般来说是在惰性气体东流的下风向开始展开粉末材料的熔融，然后渐渐向下风向移动，这样做到是为了最大限度地增加在同一打印机层中遇上由激光器产生的溅的机会。在用于多个激光器3D打印机设备时，仍可以用于这种策略。在试验中所用于的RenAM500Q3D打印机设备中，这意味著激光从左到右展开处置。

图片来源：Renishaw在展开圆柱体样件3D打印机时，其中一种激光扫描策略是，4个激光器同时对左边第1列（如上图：1，5，9，13）中的中的4个样品起起到，然后移动到下一个色谱柱，直到每个层已完成。这种激光分配自由选择意味著每个激光器都在“洗手空气”中处置，没受到其他激光的影响。

图片来源：Renishaw忽略，如果在加工圆柱体样件时使用行阵列的策略，如上图右图，激光器1一直正处于其他激光的下风向，激光器4一直正处于其他3个激光的上风向，激光器2和3则既正处于上风向也处于下风向。还有一种激光扫描策略是，同时用于4个激光器建构每个圆柱体样件。

如果用于条纹影线策略，可以将所有四个激光器人组在一起建构每个部件。研究人员总结了以上三种激光扫描策略生产出有的样件的剪切试验结果，分析了每种策略下获得的16个样件的形变－突发事件曲线，还包括平均值脱落伸长率（在剪切试验机上的载荷下测量）以及方差系数（CoV），标准偏差的比率。

这些数据指出用于某种程度一台设备，在特定情况下有可能生产出有质量劣的零件。处在其他三个激光器下风向的加工不会造成零件延展性损失，这在某些情况下不足以减少材料的无限大剪切强度。

我们或许不会直观的指出几个激光器之间距离小是一件很差的事情，而使熔池之间维持更加远距离将产生较好的结果。然而事实并非如此，研究人员指出使熔池紧密结合是更佳的加工策略，如果每个激光器可以处置整个建构板，那么这将为人们获取灵活性应用于多激光器的机会。

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