弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的研究人員正在開發(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，因為銅會使激光發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而不是受熱熔化。由于表面性質(zhì)的原因，純銅對常見的波長1μm激光的反射率超過90%，這意味著激光的能量幾乎無法進入銅材料，而且被反射的激光還有可能對周圍造成破壞。此外，就算銅受激光照射而熔化，也很難控制熔化的時間與位置。因此，需要開發(fā)應(yīng)用一種新的激光。
這就是“綠色SLM”項目背后的思路：開發(fā)一種綠色激光束，可以熔化銅與銅合金。
相比于波長1μm的激光，銅更容易吸收波長515nm激光，因此采用波長515nm的綠色激光作為銅SLM 3D打印能源，可以降低對激光能量的需求，同時提供聚焦精度。如果弗勞恩霍夫激光技術(shù)研究所的研究人員開發(fā)出用于SLM 3D打印機的綠色激光，便有望實現(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力學，以提高銅材料打印件的密度與精度。”
目前沒有滿足項目需求的綠色激光光源，因此需要研究人員自行開發(fā)。該種激光光源將在專門的實驗室(預(yù)計2017年年末建成)中進行開發(fā)，單模運行，最大輸出功率400W，連續(xù)波長515納米。
如果“綠色SLM”項目取得成功，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)還有望進一步應(yīng)用于其他有色金屬和貴金屬的3D打印，這將滿足珠寶行業(yè)的制造需求。
“綠色SLM”項目將持續(xù)到2019年中期，由德國工業(yè)研究聯(lián)合會提供資金支持。研究人員會在今年11月法蘭克福展會上展示項目的初期成果。
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