纯铜及铜合金由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点，被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域，有的铜合金材料因具有良好的导电、导热性和较高强度，被广泛应用于制造电子、航空、航天发动机燃烧室部件。但是随着应用端对于复杂结构零部件的需求增多，传统加工工艺已逐渐无法满足全部需求。
金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件，这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现。关于铜的3D打印技术呈现出越来越经济多样的发展态势。
本期，3D科学谷与谷友们一起来听德国通快针对铜激光增材制造应用进行的技术分享。
绿光3D打印在电感线圈和散热器上的应用© 通快-TRUMPF
铜含量>99.9%
3D打印-增材制造的铜组件特别适合于对热交换和导电性能要求高的组件的制造。在通快视频中分享的带有内部冷却通道的3D打印铜散热器即为热交换领域的典型应用。
目前国内外的选区激光熔化金属 3D 打印设备主要采用波长为1064纳米的红外光光纤激光器，而通快 TruPrint 1000 绿光版使用的是波长为515纳米的绿光激光器 TruDisk 1020。
德国Fraunhofer IWS 研究所通过通快绿色激光系列TruPrint1000设备3D打印的带有复杂设计的铜组件。
© Fraunhofer IWS
由于铜的导热性和反射率非常高，这使得铜金属特备是纯铜难以通过常规 3D 打印有效成型，铜在室温下对近红外光的吸收率仅为 5%，这意味着加工窗口十分的窄，很难找到完美的参数，加工效率也非常慢，制件无论是力学性能还是导电率都受到很大的限制。另外，95% 的能量反射对于设备本身的伤害也是巨大的，铜对绿色激光的吸收率很高，接近 40%，足足是近红外激光的8倍，好的吸收率意味着比较宽的加工窗口，制件力学性能和电导率都大大提升，反射率的减少可以使得加工过程更加稳定而且高效。
通快的 TruPrint 1000 绿光版采用指定铜含量大于 99.9% 的高导电纯铜ETP（EN CW004A），能够实现 100% IACS 的电导率和远低于 0.5% 的孔隙率。与红外激光的 3D 打印设备相比，使用 TruPrint 1000 绿光版能够以更大的工艺窗口、更高的生产率制造例如 CuCr1Zr 铬锆铜等铜合金零件。
l 文章来源：通快
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