国产激光器助力金属3D打印成本突破南极熊专访杰普特

  激光器、振镜等3D打印行业中的核心零部件，在整机设备（金属）中占据40%左右的成本，特别是在齿科金属3D打印机中，更有可能占据到50%。如果采用国产核心元器件，那么金属3D打印机的价格就会得以一下子就下降。目前，齿科机的价格，由五六年前进口激光器配置的200万元一台，降到了30万元左右，下降近90%，同时加工效率和加工效果也同步有所提升。齿科技工所得以大批量用来生产义齿等产品。据南极熊发布的《全球金属3D打印机装机量超2万台，中国厂商占比大幅度增长》，国内多家齿科金属3D打印机厂商出货超1000台，成为金属打印应用最大的行业之一。

  2023年12月11日，南极熊来到位于深圳龙华科姆龙科技园的深圳市杰普特光电股份有限公司，对其3D打印行业销售总监 罗惠民先生 进行了专访。

  杰普特成立于2006年，2019年在科创板上市，也是首家以激光器为核心产品的民营上市公司。杰普特主营业务是各品类激光器、高端光学智能装备、光纤器件，2022年营收达11.7亿，是国产激光器的龙头厂商之一。激光器产品中，包括脉冲光纤激光器、连续/准连续光纤激光器、固体激光器、半导体激光器、固体超快激光器、光纤飞秒激光器及绿光激光器；其中金属3D打印机中大部分用到的均是连续光纤激光器。

  杰普特连续光纤激光器是光、机、电、软的优化组合。经过控制接口及标配软件可对激光器的运作时的状态进行实时监控及报警提示，并可对运行数据进行收集记录。在此基础上还可对实际输出的真实功率进行实时反馈，并可做到实时闭环调节以进一步保证功率输出的稳定性。激光器采用水冷散热设计，具有电光转换效率高、能耗较低，光纤柔性传导输出、免调节维护、便于客户集成使用，是工业激光切割、焊接、3D打印及其它应用的理想光源。

  罗惠民告诉南极熊，“现在激光器也非常卷了！价格非常透明，例如传统行业的标准切割焊接类客户，可以把激光器的元器件成本给你算得清清楚楚。各大激光器厂商价格战打得火热，所以，杰普特最近几年的连续激光器产品研发完善，主要聚焦在新能源、光伏等高要求行业应用上，另外一方面在类似于3D打印此类有潜力、有要求的细分行业深挖，了解客户的真实需求痛点，从激光器端想办法为客户产品赋能。”

  对于金属3D打印机来说，同功率下水冷激光器比风冷激光器的稳定性方面会更可靠。有些厂商会觉得使用风冷光纤激光器，能够大大减少一个水机，从而省了几千块钱整机物料成本，减少整个金属3D打印机的体积。但是风冷激光器会存在一些潜在的风险：例如金属粉末打印的环境中，会有粉末漂浮，如果风道设计不尽合理，粉尘进入激光器内部，激光器就会遭受重大破坏，而且风冷激光器基本是通过风扇主动散热，对设备正常运行的风噪有要求时并不是很好的选择。相同功率的情况下，风冷激光器想要做到跟水冷激光器一样的输出功率和高稳定性，成本相比水冷结构的激光器会更高，所以综合下来采用风冷激光器的整机成本并不会比采用水冷激光器的方案更有优势。

  ●输出的光束质量，M2需要小于1.1，现在杰普特针对3D打印行业批量出货激光器普遍做到1.06-1.09。

  ●市面常见的激光器长时间功率浮动大约在3%-5%；但3D打印大多数都会需要长时间工作，功率浮动要求在2%甚至1%以内，特别是如果单台金属机搭载2台或者4台激光器，每台都有一定的误差的话，打印出来的效果就会很差，一致性要求非常高。

  所以，杰普特针对3D打印行业推出的激光器均有对光束质量、光斑圆度、功率线性度、功率稳定性等参数来优化，以实现用户稳定生产的需求。针对一些要求更高的应用场景也有与之适配的高配版激光器。同时，杰普特也在同步与客户一起开发针对多台激光器和多套振镜的同源控制器，以解决目前大幅面拼接矫正比较费时费力的现象。

  现在，国产的激光器质量也很不错了，目前打印尺寸比较小的金属3D打印机，例如齿科机器，已完成了国产替代，设备整体的价格也有很大的降幅。但是一些大尺寸的金属机，目前多数还是选使用进口的激光器。

  △中国易加三维M1550金属3D打印机成型仓，打印尺寸可达1550mm*1550mm*1000mm，16束激光正在同时扫描打印。使用的激光器和振镜都是进口。

  虽然国产设备厂商也慢慢的开始重视使用国产的激光器，但是会出现一个很重要的问题——激光器实现了国产，但是振镜跟不上。

  “很多设备商客户都有测试过国产的激光器，其性能已可以替代进口，虽然激光器省了点成本，但是振镜大多数还是得用进口的，设备商客户反馈国产振镜的精度和长期稳定性与进口的还是存在一定的差异，尤其是在一些多头的大型设备上这样的差异会越来越明显。计算机显示终端知道激光器是国产了，就会说这是国产核心元器件的设备，以此压价，不利于设备商卖出更好的价格。所以一些金属3D打印机厂商就干脆不省这点钱，还是进口配置。除非等激光器和振镜都能实现国产替代，能够配套一起了，整体的价格幅度降下来比较大的时候，大家才会大面积用起来。”

  是国产激光器的质量跟不上吗？也并不是的。不少厂商已经在小批量切换国产激光器，其最关心的还是激光器的长时间稳定性，短期内计算机显示终端对大型金属打印设备的价格并不是很敏感，所以大批量切换往往需要很久，这就延缓了国产替代的进程。对于大尺寸的金属机，例如250mm幅面以上的，多数都还是用进口的激光器。

  航空航天、军工一类的下游高的附加价值应用客户，对设备价格不是太敏感，也是愿意使用进口的激光器。像医疗行业，例如齿科，对设备价格就非常敏感，这类客户就会更愿意采用国产激光器的方案，目前齿科行业基本实现了国产替代进口；工业应用，如模具、汽车、电子等行业，国产激光器的替代还有一段路要走。

  ●AOB激光器：激光输出光斑为环形，内外环激光独立可控，输出光斑单模/多模可调。相较目前主流500瓦激光器的方案，可以让金属3D打印的填充效率提升数倍。

  ●多台激光器和多套振镜使用一部控制器来控制，实现1拖4或者更多，提高响应速度和控制精度的同时也能够更好的降低“多头”联调的调节难度。

  作为一个激光器的龙头厂商，杰普特在金属3D打印类的激光器年销量也只在1000台左右；而别的行业每年数万甚至更多。也许，未来有一天，3D打印行业用到的激光器数量，可能会慢慢追赶上别的行业，一年可能就需要数万甚至数十万台。

  “我们杰普特有个特点，不会盲目的追求降成本打价格战，我们很注重品牌和口碑，也一直在逐渐完备和提高，给客户更稳定的产品及更优质的服务。先把产品做好，把行业做精，然后始终以激光核心技术驱动，持续为客户创造价值，给我们的客户赋能。希望南极熊帮杰普特传达我们对金属3D打印市场的重视，有更多的厂商愿意尝试使用国产激光器。”

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