La tecnologia di fusione a letto di polvere (PBF) per metalli e polimeri si basa comunemente sull’utilizzo di laser come principale fonte di calore. Alcuni metodi di deposizione diretta di energia (DED) e vari processi di polimerizzazione in vasca utilizzano anch’essi i laser. Tradizionalmente, queste componenti laser sono percepite come costose e a volte inefficaci in termini energetici, rappresentando un costo significativo nelle tecnologie di stampa 3D laser-based.
Innovazioni dai PCSEL
Recentemente, un gruppo di ricerca internazionale composto da studiosi dell’Università di Kyoto, dell’Università Nazionale Yang Ming Chiao Tung, dell’Università del Texas ad Arlington e dell’Università di Glasgow, ha fatto notare significativi progressi nei laser a emissione superficiale di cristalli fotonici (PCSEL). Questi sviluppi potrebbero portare i PCSEL ad essere sempre più utilizzati nella stampa 3D. I PCSEL, oltre ad essere economici e configurabili in array, offrono alte potenze di uscita e una qualità del raggio eccellente. Prodotti con metodi simili ad altri dispositivi elettronici, questi laser dal 1999 hanno trovato applicazioni non solo nel LiDAR ma anche in ambito manifatturiero.
Uso dei Laser nella Stampa 3D
I laser CO2 sono utilizzati in vari contesti, inclusa la stampa 3D, come nei sistemi Formiga di EOS che incorporano un laser CO2 da 30 W. Anche i laser YAG e altri a stato solido sono comunemente impiegati nella polimerizzazione in vasca. Una tipologia particolare di laser a stato solido, i laser a fibra, come quelli utilizzati da SLM Solutions, sono diffusi, così come i laser a semiconduttore o diodi, impiegati in sistemi PBF a basso costo.
Il Futuro dei PCSEL nella Stampa 3D
Gli array di PCSEL possono operare in modo coerente, concentrando la loro potenza combinata su un punto minuscolo, il che potrebbe migliorare sia le capacità di taglio laser che quelle di stampa 3D. Questi laser possono operare a diverse lunghezze d’onda ottimizzate per specifici processi o materiali e potenzialmente illuminare più punti simultaneamente, semplificando la struttura e riducendo le dimensioni dell’attrezzatura necessaria.
La tecnologia dei cristalli fotonici ottimizza l’efficienza di produzione laser grazie a strutture che focalizzano intensamente il raggio. I cristalli fotonici fungono da specchi miniaturizzati che riflettono la luce in modo tale da creare un’onda stazionaria 2D amplificata. Questa luce viene poi emessa da una singola lunghezza d’onda, ottenendo una potenza di uscita elevata.
Prospettive Future dei PCSEL
Il team di ricerca sta lavorando per aumentare la potenza dei PCSEL fino a 1.000 watt con progetti futuri che potrebbero arrivare a 10 kilowatt. Questa tecnologia, benché vecchia di un quarto di secolo, promette di portare significativi cambiamenti non solo nella stampa 3D ma anche in altre applicazioni, attraverso unità laser più compatte e meno energivore.
In conclusione, mentre i PCSEL continuano a svilupparsi, potrebbero trasformare diversi settori offrendo soluzioni più efficienti e versatili per il riscaldamento e la lavorazione di materiali.
