德國(guó)開(kāi)發(fā)用于銅材料的綠色激光3D打印技術(shù)

  弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的研究人員正在開(kāi)發(fā)一種綠色激光選區(qū)激光熔化(SLM)系統(tǒng)，用于純銅或銅合金的3D打印。該項(xiàng)目被命名為“綠色SLM”。

  SLM 3D打印適用于鋁、鋼、鈦及其他合金的打印，但不適用于銅，因?yàn)殂~會(huì)使激光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而不是受熱熔化。由于表面性質(zhì)的原因，純銅對(duì)常見(jiàn)的波長(zhǎng)1μm激光的反射率超過(guò)90%，這意味著激光的能量幾乎無(wú)法進(jìn)入銅材料，而且被反射的激光還有可能對(duì)周?chē)斐善茐?。此外，就算銅受激光照射而熔化，也很難控制熔化的時(shí)間與位置。因此，需要開(kāi)發(fā)應(yīng)用一種新的激光。

  這就是“綠色SLM”項(xiàng)目背后的思路：開(kāi)發(fā)一種綠色激光束，可以熔化銅與銅合金。

  相比于波長(zhǎng)1μm的激光，銅更容易吸收波長(zhǎng)515nm激光，因此采用波長(zhǎng)515nm的綠色激光作為銅SLM 3D打印能源，可以降低對(duì)激光能量的需求，同時(shí)提供聚焦精度。如果弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的研究人員開(kāi)發(fā)出用于SLM 3D打印機(jī)的綠色激光，便有望實(shí)現(xiàn)銅材料高效打印。研究人員表示：“我們希望獲得更均勻的熔池動(dòng)力學(xué)，以提高銅材料打印件的密度與精度?！?/span>

  目前沒(méi)有滿(mǎn)足項(xiàng)目需求的綠色激光光源，因此需要研究人員自行開(kāi)發(fā)。該種激光光源將在專(zhuān)門(mén)的實(shí)驗(yàn)室(預(yù)計(jì)2017年年末建成)中進(jìn)行開(kāi)發(fā)，單模運(yùn)行，最大輸出功率400W，連續(xù)波長(zhǎng)515納米。

  如果“綠色SLM”項(xiàng)目取得成功，研究人員希望可以用于打印具有復(fù)雜形狀、中空結(jié)構(gòu)或底切的銅質(zhì)零部件。潛在的銅產(chǎn)品包括首飾、熱交換器和散熱器，以及復(fù)雜的電氣部件，例如用于感應(yīng)熱處理的電感器，生產(chǎn)數(shù)量少、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非常適合使用3D打印制造。

  綠色激光3D系統(tǒng)還有望進(jìn)一步應(yīng)用于其他有色金屬和貴金屬的3D打印，這將滿(mǎn)足珠寶行業(yè)的制造需求。

  “綠色SLM”項(xiàng)目將持續(xù)到2019年中期，由德國(guó)工業(yè)研究聯(lián)合會(huì)提供資金支持。研究人員會(huì)在今年11月法蘭克福展會(huì)上展示項(xiàng)目的初期成果。