【機床商務網 機床上下游】銅以其延展性而聞名，是金屬3D打印機看似理想的打印材料。此外，金屬表現出僅次于銀的導熱率水平，并且高導電性使其適用于工業(yè)應用。
 

　　銅金屬3D打印技術主要被應用在航空、國防領域，美國Aerojet Rocketdyne研發(fā)的RL10液氫燃料火箭發(fā)動機中就使用了3D打印的銅合金推力室部件。美國航天局NASA 在銅質發(fā)動機燃燒室內襯3D打印方面也取得了突破，打印材料為GRCo-84銅合金。
 

　　由于銅的導熱性和反射性，這使得銅金屬在3D打印機內部難以操作。雖然當前選擇性激光熔化(SLM)3D打印技術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程中，吸收率低，激光難以持續(xù)熔化銅金屬粉末，從而導致成形效率低，冶金質量難以控制等問題。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。
 

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

　　為了解決銅對激光的高反射問題，Heussen和他的同事們正在推出“SLM綠色”項目，旨在改變3D打印機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)動機研制過程中，Aerojet Rocketdyne 使用粉末床選擇性激光熔化3D打印技術制造了銅合金推力室部件。這個3D打印部件與2017年4月通過了美國Defense Production Act Title III項目管理辦公室進行的點火測試。相比傳統(tǒng)的制造工藝，選擇性激光熔化3D打印技術為推力室的設計帶來了更高的自由度，使設計師可以嘗試具有更高熱傳導能力的先進結構。而增強的熱傳導能力使得火箭發(fā)動機的設計更加緊湊和輕量化，這正是火箭發(fā)射技術所需要的。但Aerojet Rocketdyne在獲得這個銅合金推力室部件的過程中也遇到了不小的挑戰(zhàn)，銅金屬在激光熔化的過程吸收率低，激光難以持續(xù)熔化銅金屬粉末，從而導致成形效率低，冶金質量難以控制。Aerojet Rocketdyne所遇到的挑戰(zhàn)也寄希望于Fraunhofer ILT“SLM綠色”項目得到解決。
 

　　與現有方法相比，“SLM綠色”項目旨在“顯著提高細節(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Fraunhofer ILT，當前的粉末床激光熔化技術所采用的激光器通常在光的紅外光譜范圍內運行，這就是為什么銅的低吸收率會發(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波長的波長相比，波長顯著更長，在515nm。根據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工藝制造更加精細的部件。”
 

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

　　該項目預計將在2019年中竣工，由德國工業(yè)研究協(xié)會聯(lián)合會(AiF)資助。
 

　　(原標題：Fraunhofer推出“SLM綠色”3D打印銅項目)