同軸送絲金屬3D打印已產業(yè)化規(guī)模應用，通歷激光頭高速迭代

導讀：國內金屬3D打印產業(yè)越來越火，特別是SLM技術，有不少投資機構來問南極熊，還有沒有一些不同的技術賽道的機會。

答案是，有的——DED定向能量沉積同軸送絲送粉金屬3D打印，相關廠商的設備出貨量不斷增多，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(yè)等，顯示出強大的增長態(tài)勢。

△絲粉同送增材制造

而這個領域，核心元器件不是SLM里的激光器、振鏡，而是同軸送絲送粉激光頭。上海通歷激光已經在這個核心部件上深耕多年，逐漸成為行業(yè)領導者。

南極熊獲悉，2017年研發(fā)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(huán)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(guī)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(fā)出環(huán)形光斑-絲/粉光同軸光學設計方案。

△高速CCD畫面

△同軸光斑分析

激光頭能夠將絲/粉與光束同軸送到熔化區(qū)域，中空環(huán)形的光束輪廓直接聚焦到絲材和工件表面之間的交匯區(qū)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。

△反重力打印

△鎂合金

△巴氏合金增材制造

第10代同軸送絲頭

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。

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（南極熊也進行了現場報道），整個項目迭代研發(fā)測試優(yōu)化接近兩年。通歷為解決行業(yè)痛點做了大量的研發(fā)工作：

①作為增材制造重要組件，絲粉同送一直是重要需求

絲粉同送——金屬基復合材料的原位制備

它對材料改性發(fā)揮著不可替代的作用，在增材行業(yè)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(yōu)化材料配比與工藝參數，使其性能發(fā)生改變。

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。

②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(huán)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(fā)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(yōu)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。

③實時調焦-保證成型質量與加工穩(wěn)定性

通歷同軸送絲增加了調節(jié)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(wěn)定性，實時調節(jié)旋鈕，調焦范圍±5mm，同時激光頭帶有溫度傳感器，監(jiān)測內部核心部件溫度，可選配熔池溫度監(jiān)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(wěn)定性。

④送絲系統全面優(yōu)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(jiān)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(guī)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。

已產業(yè)化批量應用

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(guī)模應用。

△大量客戶裝機應用現場

△大型鍛件應用

△央視報道

它打印了復雜系數達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，加工效果也達到世界先進水平。所制產品全球領先。

△汽車模具應用

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。

△鈷基絲材Milestone T800應用

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。

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。

△不銹鋼3C應用

△2319鋁合金應用

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。

南極熊了解到，通歷激光在2026年3月將參加兩場展會：

• TCT亞洲3D打印、增材制造展覽會:2026年3月17日-2026年3月19日·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

這兩次展會上，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。

△視頻：2025年底北京增材制造展上，南極熊專訪通歷激光