牢牢把握行业机遇，延伸SLM金属3D打印设备业务。
《麻省理工科技评论》(MIT Technology Review)继 2013 年、2014 年分别将增材制 造、微尺度增材制造评为当年世界十大突破技术之后，在 2018 年再次将金属增材制 造技术评为 2018 年度世界十大突破技术第一名。根据 Wohlers Associates 统计数据， 2017 年开始，全球工业级金属 3D 打印设备销量大幅增长，其中 2017 年销量增幅 达到 80%，销量为 1768 台，此后年销量均维持在 2000 台以上。虽然工业级金属 3D 打印设备目前的销量仅为高分子设备的 1/10 左右，但由于其平均售价约为高分子设 备的 10 倍，因此市场规模已与工业级高分子 3D 打印设备相当。金属是工业中应用 最广、也是最为重要的材料，3D 打印技术应用于金属加工领域具有深远的意义，学 术界和产业界普遍认为金属 3D 打印为现代制造业的重要发展方向。
目前，主流的金属 3D 打印制造技术包括 SLM、EBM 和 LENS 等，其中 EBM 技 术需要真空环境，适用材料较少，LENS 的成型精度较差，且难以进行复杂结构的 制造，而 SLM 可以广泛应用于复杂形状的金属零件的批量生产，而且大多数金属 粉末都适用于这种技术，因此在金属 3D 打印的应用中最为广泛。SLM 和 SLS 技术 具有较高的相似性，华曙高科基于自身在 SLS 技术上的深厚积累以及对工业 3D 打 印市场的判断，很早就切入了金属 3D 打印赛道，并将金属 3D 打印作为公司战略 上重点布局的领域。
2015 年，公司推出全球首款开源可定制化 SLM 金属 3D 打印 机 FS271M，此后又陆续推出 FS1211M、FS811M、FS721M、FS621M、FS1500M、 FS531M、FS422M 等多系列多配置自主 SLM 设备，覆盖了不同成型尺寸，能够满 足各类客户的个性化需求。 SLM 设备的市场参与者较多，我们选取了国内外主要 SLM 设备厂商官网公布的最 大成型尺寸的产品进行了对比，综合成型尺寸、扫描速度、软硬件协同等方面来看， 华曙高科的 SLM 设备指标在行业内处于领先地位。
得益于金属 3D 打印设备需求的增长以及公司的技术领先地位，华曙的金属 3D 打 印设备业务发展迅猛，销量从 2019 年的 32 台增长到了 2021 年的 81 台。此外由于 价格较高的中大型设备销量占比持续提升，使得公司销售的金属 3D 打印设备均价 从 2019 年的 149.88 万元/台增长到 2022 年上半年的 292.52 万元/台，量价齐升使得 公司金属 3D 打印设备销售额大幅增长，成为公司近年业绩增长最重要的驱动因素。
激光数量是影响加工效率的重要因素，其数量与生产效率正向相关。通常情况下， 中小型设备综合考虑成本、技术难度等因素，一般采用单或双激光配置。在大型设 备上通常采用多激光配置，以此来提高成形效率，同时保障打印精度。公司已成功 开发含单激光、双激光、四激光、六激光、八激光配置的 SLM 设备，并实现规模 产业化装机。采用多激光打印并不是简单的激光器、扫描振镜在数量上的叠加，只有当多个激光 之间的激光一致性问题、扫描振镜搭接校准问题、多激光扫描任务分配问题等得到 彻底解决才能形成稳定的高品质高效率的多激光增材制造系统。
华曙在多激光 3D 打印设备的研制过程中对一系列关键问题进行了逐个击破。 1）激光一致性问题。激光的一致性主要包含两方面，一方面是光斑形态及尺寸，另 一方面是激光功率。华曙设备的光路系统为全自主研发，包含了光学系统整体设计、 光学元器件的选型（源自高端知名品牌），安装调试等。凭借过硬的研发实力和超过 10 年的工程应用经验，华曙能够将多激光设备的不同激光的光斑形态基本调至一致， 光斑尺寸偏差控制在±3μm 以内。此外，依靠华曙自主研发的激光功率校准软件和 测试工装可方便快捷进行校准，经校准后不同激光之间的功率偏差可控制在 3W 以 内。
2）扫描振镜搭接校准问题。在单个振镜系统校准之后，在多激光的扫描重合区域还 需要进行搭接校准，目的是为了让多个激光器在扫描位于搭接区域的同一位置时能 够尽可能的重合。在实际扫描过程中如出现偏差，则通过平移加旋转操作便可将两 个激光的扫描线重合。针对搭接校准这一难题，华曙自主研发了多激光自动校准系 统，包含传感器等硬件工装以及相应的搭接矫正软件，软件自动读取测试数据，自 动进行计算偏差和校正。该套系统的出现能够极大的减少调试步骤，减轻调试人员 的工作量，提高准确性的同时也能显著提高校准效率。经长期、多台设备综合验证 测试，通过该套系统搭接校准精度可以稳定控制在 0.05mm 以内，满足航空航天客 户的质量要求。
3）多激光扫描任务分配问题。当激光器数量增加之后，在扫描任务的分配上变得复 杂，除了考虑成形效率之外，还需要考虑多个激光之间的相互影响，尤其是上下风 向以及当两个激光相互靠近时的影响。优异的风场设计能够在一定程度上减轻这种 影响，但是依然不能完全避免。经过长期的烧结验证测试，华曙高科在自主研发的 数据处理软件 BuildStar 平台上专门开发了基于多激光设备的智能切片算法，能够从 扫描任务分配层面上有效规避上述问题，在保证烧结质量的同时将效率提升至最大 化。同时也提供用户自定义模式，零部件可按照用户指定的激光 ID 进行烧结。
公司掌握了动态聚焦技术，相比于定焦技术，动态聚焦可实现对光斑的灵活控制， 从而可以实现提高打印效率的同时又保证打印质量，还可以显著改善打印部件的表 面精度。动态聚焦技术即在 XY 振镜系统的光束入射前端增加动态聚焦系统，光束 到达 XY 振镜之前聚焦，经过振镜反射后达到成形平面。该动态聚焦系统包含了一 个聚焦镜和可精确控制移动位置的发散镜，通过改变聚焦镜和发散镜之间的距离，可以改变光束聚焦面与聚焦镜之间的距离，因此系统可以根据成形平面每一个坐标 位置到聚焦镜的距离，精确控制每一个位置对应的发散镜位置，从而使成形平面每 一个位置都能聚焦或处于相同的离焦状态。
在相同的最大 XY 振镜偏转角度下，动 态聚焦系统可以实现多种尺寸幅面的扫描，同时可实现不同尺寸激光光斑。公司长期秉承“开源加速 3D 打印产业化”的经营理念。开源是指设备及其软件技 术功能的开放，如从软件端设置多类技术参数可开放供用户自由调节，用户可在设 备上研究调试符合自身需要的新工艺，设备与材料不绑定，用户可在设备上由自由 选择应用的材料，从而进一步利用公司的设备平台进行新材料、工艺、产品等方面 的创新研究与开发。
