弗劳恩霍夫研究所用绿色激光推进纯铜增材制造工艺

2020-09-03 08:33

用3D打印机制作复杂形状的塑料部件逐渐成为一项日常技术，不再具备挑战性。但当材料变成铜时，情况就不一样了，到目前为止，还不可能完全熔化这种低熔点金属，然后用红外激光一层一层地制造出复杂的组件。

但是现在，位于德国德累斯顿的弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所（IWS）正在使用一种新型的增材制造系统，该系统使用一种短波绿色发射激光器对金属进行几乎无缺陷的加工。弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所表示，该系统有望催生以前纯铜无法实现的新制造方法。用纯铜和铜合金制成的复杂部件可用于航空航天和汽车工业，提高电机和热交换器的效率。

这种新型激光束熔化系统在德国只有少数类似的系统。该系统使用的是波长为515nm的高能量绿光圆盘激光器，而不是波长为1064 nm的红外光。弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所项目助理Samira Gruber表示：“之前的实验已经反复表明，500瓦的红外激光束源的效率不足以完全熔化铜，”

只有30％的能量能到达铜材料，其余的能量则被金属反射。最大功率为500瓦的新型绿色激光器提供了一种不同的解决方案：在这里，铜粉吸收了所用能量的70％以上，并完全熔化，这反过来又允许它用于增材制造。

由于铜的导热性和导电性非常好，若铜也能在增材制造中进行加工，那将是一个重大的改进。弗劳恩霍夫材料增材制造部门主管Elena Lopez表示：“纯铜和铜合金制造的部件在航空航天、电子和汽车工业中扮演着重要的角色，例如，电动驱动器或热交换器。由于体积比电导率更高，增材制造出来的铜优于许多铝解决方案。这在需要小型设计和高性能的地方尤其有趣。”

如今，许多铜零件已经可以加工、锻造或铸造。然而，增材制造工艺的实现为生产高度复杂的几何图形提供了新的选择，这在传统制造中是不可能的。弗劳恩霍夫材料与光束技术研究所透露，他们现在已经可以设计和制造出具有优良的导电和热导率的纯铜元件。