幾十年來，微加工領(lǐng)域一直在使用飛秒激光，以進(jìn)行幾乎零熱應(yīng)力和尺寸公差精確的加工。由于飛秒激光的短脈沖寬度和高能量，熱應(yīng)力被保持在局部，而不會(huì)讓金屬周邊區(qū)域發(fā)生變形。

PolarOnyx是一家加州增材制造公司，已經(jīng)開發(fā)出世界上第一款飛秒激光增材系統(tǒng)。傳統(tǒng)的DMLM（直接金屬激光熔化）機(jī)器使用CW（連續(xù)波）激光，這些激光雖然非常適合用來加工鋁、鈦等低溫材料，但很難加工鎢、鐵等更高溫度的材料。更高溫度的材料需要多得多的能量來將金屬顆粒熔融在一起。由于這種能量增加，CW激光必須輸出更多的激光功率。然而，它們的脈沖持續(xù)時(shí)間（即激光的停留時(shí)間）并未改變。因此，周圍的金屬顆粒受到影響，從而導(dǎo)致“熱應(yīng)力”被內(nèi)置到零件中。

飛秒激光和當(dāng)前3D打印機(jī)使用的納米激光的熱效應(yīng)圖

相比之下，飛秒激光的脈沖持續(xù)時(shí)間短得多，能瞬間電離金屬顆粒，將它們結(jié)合在一起，同時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱應(yīng)力。由于能在瞬間將金屬顆粒熔融在一起，飛秒激光在制造更致密的零件方面有先天優(yōu)勢(shì)。

此外，PolarOnyx還成功地在玻璃上直接打印鐵粉末。鐵和玻璃的熔融溫度不同，但非常接近。使用傳統(tǒng)的CW激光，熱積聚會(huì)導(dǎo)致玻璃破裂。然而，利用飛秒激光工藝及其快速熔化鐵粉的能力，鐵會(huì)熔化，同時(shí)不會(huì)對(duì)玻璃基板造成任何損壞。

最有意思的是，PolarOnyx設(shè)想了這樣的一種工藝，通過它，一臺(tái)機(jī)器能同時(shí)集成飛秒激光的增材和減材特性。這樣的好處是，只用一臺(tái)機(jī)器就能完成打印作業(yè)和零件的后加工。飛秒激光可以先打印一層材料，然后對(duì)該打印層進(jìn)行減材磨削，以實(shí)現(xiàn)打印層所需的精確加工尺寸公差。