激光打标有新突破，印刷行业将迎来大洗牌——紫外激光打标机的优势有哪些

激光打标有新突破，印刷行业将迎来大洗牌——紫外激光打标机的优势有哪些：激光功率和焊接速度对气孔的一个非常重要的影响气孔数量与激光功率之间的关系表明，气孔数量随着激光功率的增加而增加。增加的功率被认为将熔融金属加热到非常高的温度，产生金属蒸气，使熔融金属浴不稳定并引起湍流。提高焊接速度和降低激光功率可减少金属烟雾的形成，从而避免气孔的形成。紫外激光打标是指一种激光打标工艺。其原理是利用激光束聚焦各种打标材料的表面。薄，可以实现很薄的打标，受热范围很小，热效应也比较小，而且不存在材料着火问题，其优点是，可以适用于更广泛的材料。

紫外激光打标的优势

与红外激光相比，紫外激光在355nm范围内，采用三阶腔内倍频技术。紫外激光打标时激光束的焦点非常小，处理时的热暴露范围非常小，可以非常好。它降低了标记材料变形的风险，是精加工目的的理想选择。主要用于精细食品贴标、药品包装贴标、线路板贴标、玻璃材料贴标等应用。

市场上的大多数激光应用都使用红外激光发生器，例如二氧化碳、光纤、半导体和晶片。还包括绿光和紫外线。其中，红外激光治疗技术目前最为成熟。这类激光治疗在工业上应用广泛，但绿光激光和紫外激光的潜在市场也非常大。目前，这还没有完全实现，尤其是紫外激光器的技术和市场开发潜力。

紫外激光打标常用于特殊材料的精细打标，是对打标功率要求较高的客户的首选。紫外激光处理过程中的高能紫外光子分子直接作用于被处理物体的表面，迅速将分子从金属或非金属材料中去除。这种工作模式下的热量产生非常低，这也不同于传统的激光应用。

紫外激光打标对产品材料的打标效果更好，图案清晰，结构精细。采用紫外激光处理时，材料受到机械冲击的风险降低到1%，做工精细，质量稳定，加工能力强。高品质做工的好处更加明显。我相信紫外激光器将代表未来激光器市场的其他技术创新和工业应用。

电子照相粉末涂料的工作原理类似于台式激光打印机。后者利用静电将墨粉颗粒分六步打印到纸张上：充电、曝光、显影、转印、涂抹和清洁。 Benning 和 Dalgarno (2018) 描述了一种基于单材料 L-PBF 胶带的电子照相系统。 Eik、Mugaas 和 Carlsen (2014) 报告了用静电粉末涂层处理的铜铁双金属样品。 Aerosint SA 成功开发了一种双筒选择性粉末分散剂，并将其应用于复杂的 SS 铜合金模型。该装置基于受控的微气流选择性地工作，微气流将灰尘颗粒吸引到圆柱形网中。然后将其从网格中弹出并放置在构建平台上以形成设计模式。不正确的设置可能会导致某些点的灰尘意外损失，从而导致灰尘床受到污染。

曼彻斯特大学的研究人员展示了一种新的 L-PBF 多媒体策略，该策略将 L-PBF 系统与粉末薄膜和超声波粉末分配器相结合。除尘刀片将形成最多的灰尘打碎。超声波粉末分配器用于涂抹吸收一些细节的其他类型的粉末。在这两个阶段之间，根据 Glassschroeder、Prager 和 Zaeh (2015) 描述的操作原理，使用粉末微真空装置去除多余的不可熔单层粉末。这种混合材料的沉积已被证明可以提高超声辅助 L-PBF 粉末涂层的效率。使用上述实验装置制备了一系列 316L-Cu10Sn 双金属 3D 样品，包括狮身人面像，并测试了这种新处理策略的可行性。

为了通过超声波进料提高粉末流动的稳定性，Wei 等人。 (2020) 开发了一种用于超声波送粉的微生物电机，该电机利用电机的高频径向振动来削弱电源喷嘴附近的粉末。包装好的粉末。为了打印 FGM 组件，Wei 等人 (2019) 使用了六个超声波粉末分配器来形成一个粉末供应单元。这些材料已用于生产 FGM 材料范围内的 FGM 316L-Cu10Sn 涡轮板组件。曼彻斯特大学的研究人员使用相同的实验系统从金属、玻璃、金属和聚合物中创建多种材料的样品。

L-PBF 与其他增材制造技术的结合，如 L-DED、熔融涂层建模 (FDM)、激光制版印刷、立体光刻 (SLA) 和冷涂 (CS)，也可以产生多材料组合物。然而，不同增材制造方法的整合会延长生产周期，并极大地限制了设计多材料零件的自由度，从而降低增材制造技术的优势。此外，双金属样品（由固化粉末和基材组成）也可以通过使用 L-PBF 在不同材料的基材上熔化粉末来获得。

由于粉末床中不易消化的粉末材料作为支撑材料，L-PBF 可以打印复杂的几何形状。粉末喷涂方法，包括超声波和静电方法，是基本的粉末床技术。因此，这些送粉方式理论上可以用于从不同的材料制造具有复杂几何形状的产品。然而，如果仅选择性地将材料施加到要铸造的区域，则随着印刷部分的高度增加，重力会导致未熔合的支撑粉末在靠近铸造区域的边缘处破裂。这是打印薄壁元件时的一个主要问题，并且极大地限制了可以使用新工艺打印的零件的几何设计复杂性。

一个简单的解决方案是增加粉末的涂抹面积，使粉末不会沿着打印件的边缘堆积。然而，这种方法会导致两种未融合的载体粉末的交叉污染。对传统片状粉末涂装方法进行改进的双层涂装方法是实现L-PBF多材料粉末涂装机理的最简单方法。虽然沉积速度很快，但它只能产生材料在一个方向变化的组件。此外，粉末可能会受到高度交叉污染。超声波振动粉末涂装方法避免了上述问题，但涂装效率低。混合方法结合了叶面施用、真空抽吸和超声波喷涂，是不同粉末空间分布的独特解决方案。高粉尘消耗，减少粉尘交叉污染。同样令人感兴趣的是用于操作 3D L-PBF 零件的静电粉末喷涂。此外，混合添加剂工艺中材料的分布受到逐渐加工的严重限制。因此，从随机分布的材料创建 3D 截面是一项艰巨的任务。

在利弗莫尔国家实验室进行的建模和模拟。 Lawrence 为单组分 L-PBF 的复杂熔体流动机制和失效形成的物理学奠定了基础。本节主要介绍多材料 L-PBF 融合的行为建模和建模的最新研究。 L-PBF过程的模拟可分为宏观、中观和微观三类。有限数量的研究基于 L-PBF 多媒体建模的宏观和微观方法。该领域的许多研究都是在介观尺度上进行的。这些模拟通常涉及两个阶段：离散元建模 (DEM) 和计算流体动力学 (CFD) 建模。与单材料 L-PBF 模拟相比，多材料 L-PBF 模拟使用两种或两种以上的材料，对于同一粉尘层中的相应粉尘颗粒，必须确定材料的不同物理参数。

L-PBF 熔体的热力学行为相当复杂。对流和马兰戈尼斥力是流体流动的主要力量。 1982 年，Haple 和 Roper 提出了 Marangoni 的对流理论来描述熔池的行为。他们发现熔池之间的温差和表面张力产生了推动熔池移动并使液体循环的驱动力。在多组分 L-PBF 工艺中，熔体中不同元素的混合流动可能发生在尖锐材料或 FGM 结构的界面处。图 4-b 显示了用具有相似物理性质的 L-PBF 处理的锐边双金属界面的微观结构。两项研究都表明，马兰戈尼对流取代了熔池。对流产生的环流改善了凝固区元素的分布，改善了材料的性能。熔池的元素首先混合，然后沿边界重新分布。在 L-PBF Cu10Sn-Inconel718 的介观模拟中也观察到了由 Marangoni 对流引起的元素重排。