相對于激光切割等減材制造技術，以3D打印為代表的增材技術雖然一直很火，但總是顯得非常“小眾”，特別是在工業(yè)應用領域。從發(fā)展歷程來看，3D打印技術于19世紀末起源于美國，在20世紀80年代后期發(fā)展成熟并被廣泛應用，其中金屬材料3D打印技術發(fā)展尤為迅速?！敖饘?D打印技術作為整個3D打印體系中最為前沿和最有潛力的技術，是先進制造技術的重要發(fā)展方向，在航空航天、汽車、消費品、醫(yī)療、一般工業(yè)等領域逐步開始獲得規(guī)?；瘧?。過去30年，我國金屬3D打印技術特別是裝備技術取得了突飛猛進的發(fā)展?！眮喼拗圃鞓I(yè)冠軍聯(lián)盟總干事羅百輝表示，金屬3D打印興起于歐美國家，我國自20世紀90年代中期開展金屬3D打印技術研究，研究的重點以能量沉積法（DED）和粉末床熔融法（PBF）為主，其中西北工業(yè)大學、北京航天大學、華中科技大學、華南理工大學、清華大學等都進行了大量研究。1997年，西北工業(yè)大學進行了“金屬粉材激光立體成形的熔凝組織與性能研究”，是我國第一個正式立項科研項目。2012年，北京航空航天大學DED－L方面的研究成果獲國家技術發(fā)明一等獎。2017年我國金屬3D打印領域的第一個材料標準（GB／T 34508－2017）制定……

（2021－2030年每年金屬增材制造產(chǎn)品打印數(shù)量）

根據(jù)Laser Manufacture News數(shù)據(jù)報告，預計到2031年，金屬3D打印技術每年將生產(chǎn)超過750億美元的組件。由于金屬增材制造對供應鏈短缺強大的彌補作用，強調采用該技術并加大投資的趨勢不會改變，市場整體將繼續(xù)快速發(fā)展。

近日，科技部“十四五”國家重點研發(fā)計劃“增材制造與激光制造”重點專項立項通過公示，將重點圍繞難熔金屬材料增材制造、超快激光制造等技術方向，在基礎理論和前沿技術、核心功能部件、關鍵技術與裝備、典型應用示范全鏈條重點部署，推動我國增材制造技術總體達到世界一流，基本實現(xiàn)全球領先總體目標。

除此之外，《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》、《增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動計劃（2017—2020年）》、《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進計劃（2015—2016年）》、《增材制造標準領航行動計劃（2020—2022年）》等多項國家規(guī)劃中都明確支持增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展。隨著關鍵技術的不斷突破，加之產(chǎn)業(yè)鏈配套不斷完善，以金屬3D打印為代表的增材制造將成為智能制造領域下一個重要方向。

增材制造技術通過CAD 設計軟件制作出3D模型，并轉換為增材制造標準化格式的STL文件，系統(tǒng)在計算機上將該零件在某一易于加工的方向上分割成多層，最后依靠專門的打印設備，使用金屬粉末、樹脂、陶瓷粉末等各種材料，逐層不斷累積疊加、堆積、粘結，最終形成零件整體。在整個過程中，熱源選擇對于加工效果至關重要。

經(jīng)過多年發(fā)展，激光束已經(jīng)成為金屬3D打印最主流的熱源。相對于電子束、微束等離子，激光束具有光斑細、成本低、可定向作用到指定材料位置等優(yōu)點，可實現(xiàn)金屬材料的瞬間熔凝，滿足熔道搭接和零件成形的要求。

金屬3D打印用激光器經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段，主要有CO2激光器、YAG激光器以及光纖激光器。CO2激光器本身輸出波長很長，金屬材料的吸收率較低，因此早期金屬打印用的CO2激光器功率動輒幾千瓦。YAG激光器能夠輸出1．06μm的波長，與金屬的偶合效率高、加工性能良好，有效功率遠高于CO2激光器。隨著光纖激光器開始大規(guī)模商用，成本進一步降低，憑借其易于集成、電光轉換率更高、性能更穩(wěn)定等優(yōu)勢，已經(jīng)成為金屬3D打印最主流的熱源。

金屬3D打印過程主要依靠激光熱效應，逐層對金屬粉末熔化成型，通過一層一層疊加累積最終完成零件加工。在加工過程中，零部件打印層數(shù)通常比較多，打印時間很長，對激光器功率穩(wěn)定性要求非常高。另外，激光器光束質量和光斑大小對打印精度也至關重要。因此，在產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期，金屬3D打印激光器主要依賴國外進口。

近些年，隨著國產(chǎn)光纖激光器產(chǎn)品功率水平及可靠性大幅度提升，已經(jīng)能夠滿足金屬3D打印應用需求。以常見的選擇性激光熔融成形（SLM）為例，對光纖激光器平均功率大致要求200W－1000W之間。作為國內光纖激光器頭部廠商，杰普特在連續(xù)光纖激光器方面已經(jīng)完整覆蓋200W－40000W區(qū)間，能夠為金屬3D打印光源提供多樣性選擇。

在產(chǎn)品方面，杰普特連續(xù)光纖激光器可通過控制接口及標配軟件可對激光器的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控及報警提示，并可對運行數(shù)據(jù)進行收集記錄。激光器采用水冷散熱及上架式機箱設計，具有電光轉換效率高、能耗較低、結構緊湊、免調節(jié)維護、光纖柔性傳導輸出、便于客戶集成使用等眾多優(yōu)點，為金屬3D打印提供了理想光源選擇。

為了能夠實現(xiàn)更好的3D打印效果，適應市場需求，杰普特針對3D打印行業(yè)特別推出了高配版500W／1000W激光器，并進行了性能上的優(yōu)化，使之能夠更好的投入到3D打印應用中，并且可根據(jù)客戶工藝需求進行定制。

（杰普特500W／1000W激光器）

杰普特高配版激光器提高了狀態(tài)信號負載的驅動能力，可驅動更高電流的繼電器，提高模擬量的響應速度，使得出光延時得到很大程度的壓縮；提升光束質量，確保M2≤1．1；提升功率穩(wěn)定性，長時間功率穩(wěn)定性可達到1％以內；添加網(wǎng)口功能，使得激光器的通信控制更加便捷；擴大調制頻率的可調范圍至50KHz，對于不同的應用場景適應性更強。

從應用領域來看，金屬3D打印最開始主要用于航空航天領域。隨著其他應用領域的進一步普及，國產(chǎn)光纖激光器也將獲得更多的應用空間，從而推動產(chǎn)業(yè)持續(xù)向前發(fā)展。

近幾年雖然遭受疫情影響，全球金屬3D打印仍保持著高速增長的趨勢。Laser Manufacture News數(shù)據(jù)顯示，2019年全球金屬增材制造市場規(guī)模為33億美元，到2024年市場規(guī)模將擴張至110 億美元，2019－2024年CAGR高達 27．2％。

“從產(chǎn)業(yè)鏈分布來看，上游金屬材料價值更高，生產(chǎn)壁壘也更高。金屬材料通常為金屬粉末，主要包括鈦合金、鈷鉻合金、不銹鋼、鋁合金和其他高溫合金，主要應用在航空航天、軍工、汽車等領域，對材料特性要求非常高。目前，國內高端金屬粉末可供應的廠家相對較少，主要還是依賴進口。相反在設備方面，國產(chǎn)廠商正在加速實現(xiàn)替代?！奔す猱a(chǎn)業(yè)研究專家羅百輝表示，金屬3D打印設備主要包括激光器、振鏡、主板、DLP 光引擎、掃描儀等部件。從價值量占比來看，激光器一般占整體設備成本20％以上， 并且隨著設備升級，激光器在同一臺3D打印機中安裝的數(shù)量、品質也將提升，其價值占比將會更高。從目前國產(chǎn)金屬3D打印設備廠商產(chǎn)品來看，基于穩(wěn)定性和品質方面考慮，激光器普遍采用進口品牌，國產(chǎn)替代空間較大。從產(chǎn)品輸出功率來看，國產(chǎn)光纖激光器產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)對國外產(chǎn)品的趕超，基本上處于同一梯隊，并且在薄板切割應用領域實現(xiàn)了對國外產(chǎn)品大部分替代。近些年，隨著國內激光產(chǎn)業(yè)邁入全新階段，國產(chǎn)廠商對于產(chǎn)品品質愈發(fā)關注，并持續(xù)加大研發(fā)投入，在高端應用領域也逐步開啟國產(chǎn)替代。

正如杰普特多年的發(fā)展一樣，不管市場如何變化，憑借產(chǎn)品穩(wěn)定性強的特性，在高端制造領域走出了一條自己的道路，從MOPA光纖激光器對國外品牌的反超，到打入全球頭部手機廠商供應鏈，再到成為動力電池頭部廠商供應商，這也都時對其產(chǎn)品品質的很好說明。隨著國內金屬3D打印產(chǎn)業(yè)進一步發(fā)展，杰普特也將在這一藍海市場加速推進國產(chǎn)化替代。

當前，我國正處于產(chǎn)業(yè)轉型升級的關鍵時期，新技術、新產(chǎn)業(yè)、新模式的涌現(xiàn)驅動制造業(yè)持續(xù)發(fā)展。近年來，3D打印在航空航天、汽車制造，生物醫(yī)療及其他領域逐步成為復雜結構件研制與生產(chǎn)的核心技術。面對愈發(fā)內卷的挑戰(zhàn)，金屬3D打印有望成為中國光纖激光器又一個千億市場！