【機(jī)床商務(wù)網(wǎng) 機(jī)床上下游】銅以其延展性而聞名，是金屬3D打印機(jī)看似理想的打印材料。此外，金屬表現(xiàn)出僅次于銀的導(dǎo)熱率水平，并且高導(dǎo)電性使其適用于工業(yè)應(yīng)用。
 

　　銅金屬3D打印技術(shù)主要被應(yīng)用在航空、國(guó)防領(lǐng)域，美國(guó)Aerojet Rocketdyne研發(fā)的RL10液氫燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī)中就使用了3D打印的銅合金推力室部件。美國(guó)航天局NASA 在銅質(zhì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室內(nèi)襯3D打印方面也取得了突破，打印材料為GRCo-84銅合金。
 

　　由于銅的導(dǎo)熱性和反射性，這使得銅金屬在3D打印機(jī)內(nèi)部難以操作。雖然當(dāng)前選擇性激光熔化(SLM)3D打印技術(shù)可以用于制造銅金屬粉末材料。但是銅金屬在激光熔化的過(guò)程中，吸收率低，激光難以持續(xù)熔化銅金屬粉末，從而導(dǎo)致成形效率低，冶金質(zhì)量難以控制等問(wèn)題。此外，銅的高延展性給去除多余粉末這樣的后處理工作增加了難度。
 

　　“根據(jù)表面性質(zhì)的不同，”Fraunhofer ILT快速制造集團(tuán)研究員Daniel Heussen解釋說(shuō)，“純銅在常規(guī)使用的1μm激光波長(zhǎng)中反射高達(dá)90%的激光輻射能量。”
 

　　為了解決銅對(duì)激光的高反射問(wèn)題，Heussen和他的同事們正在推出“SLM綠色”項(xiàng)目，旨在改變3D打印機(jī)在銅粉末床上加工所遇到的挑戰(zhàn)。
 

　　綠色的激光
 

　　在新一代RL10發(fā)動(dòng)機(jī)研制過(guò)程中，Aerojet Rocketdyne 使用粉末床選擇性激光熔化3D打印技術(shù)制造了銅合金推力室部件。這個(gè)3D打印部件與2017年4月通過(guò)了美國(guó)Defense Production Act Title III項(xiàng)目管理辦公室進(jìn)行的點(diǎn)火測(cè)試。相比傳統(tǒng)的制造工藝，選擇性激光熔化3D打印技術(shù)為推力室的設(shè)計(jì)帶來(lái)了更高的自由度，使設(shè)計(jì)師可以嘗試具有更高熱傳導(dǎo)能力的先進(jìn)結(jié)構(gòu)。而增強(qiáng)的熱傳導(dǎo)能力使得火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)更加緊湊和輕量化，這正是火箭發(fā)射技術(shù)所需要的。但Aerojet Rocketdyne在獲得這個(gè)銅合金推力室部件的過(guò)程中也遇到了不小的挑戰(zhàn)，銅金屬在激光熔化的過(guò)程吸收率低，激光難以持續(xù)熔化銅金屬粉末，從而導(dǎo)致成形效率低，冶金質(zhì)量難以控制。Aerojet Rocketdyne所遇到的挑戰(zhàn)也寄希望于Fraunhofer ILT“SLM綠色”項(xiàng)目得到解決。
 

　　與現(xiàn)有方法相比，“SLM綠色”項(xiàng)目旨在“顯著提高細(xì)節(jié)分辨率以及更高的成本效益”。具特色的是激光的顏色是綠色的。
 

　　根據(jù)Fraunhofer ILT，當(dāng)前的粉末床激光熔化技術(shù)所采用的激光器通常在光的紅外光譜范圍內(nèi)運(yùn)行，這就是為什么銅的低吸收率會(huì)發(fā)生，而且光的能量不能有效地熔化銅金屬。
 

　　在綠色激光器中，與1μm波長(zhǎng)的波長(zhǎng)相比，波長(zhǎng)顯著更長(zhǎng)，在515nm。根據(jù)ILT“這意味著更少的激光功率輸出，此外，激光束可以更地聚焦，使其能夠使用新的SLM工藝制造更加精細(xì)的部件。”
 

　　根據(jù)Heussen，“Fraunhofer ILT正在創(chuàng)建更均勻的熔池動(dòng)力學(xué)，以便建立高材料密度的組件，并獲得更高的細(xì)節(jié)分辨率。”
 

　　該項(xiàng)目預(yù)計(jì)將在2019年中竣工，由德國(guó)工業(yè)研究協(xié)會(huì)聯(lián)合會(huì)(AiF)資助。
 

　　(原標(biāo)題：Fraunhofer推出“SLM綠色”3D打印銅項(xiàng)目)