铜的增材制造,不得不等到合适的波长出现
纯铜对红外的反射太好,难以稳定加工。绿光与蓝光光源改变了这一点,换热器与电机部件随之而来。
作者 LasersNews Desk··1 分钟阅读
如果几何形状不是约束,大量热学与电学应用都会选择纯铜。增材制造解除了几何约束,这让打印铜对换热器、感应线圈、电机绕组与射频部件极具吸引力。多年来,挡在路上的是波长。
粉末床中的吸收问题
在 1 µm 波长下,铜的吸收率很低——抛光表面只有百分之几。粉末床因颗粒间的多次散射,吸收优于实体表面,但工艺仍立足于不稳定的基础上:在熔化开始之前,大部分入射能量被反射,而熔化一旦开始,吸收率急剧上升。
结果是工艺窗口窄而不稳、孔隙率高、表面质量差,并且背反射会对光源造成压力。
添加铬或锆合金化可改善吸收率与打印性,但会降低导电率——这恰恰抵消了当初打印铜的目的。
更短波长改变了什么
铜对 515 nm 绿光的吸收比红外好数倍,对约 450 nm 蓝光半导体光更好。从高吸收率起步,消除了阈值行为。能量从第一刻起就可预测地耦合,工艺窗口拓宽到接近钢材常规粉末床熔融的水平。
采用绿光与蓝光光源的设备,现在已能生产出致密度与导电率满足严苛应用要求的纯铜零件。
正在被用于何处
换热器,具有常规工艺无法制造的内部流道,应用范围从电力电子散热到航空热管理。
感应线圈,按工件形状定制,取代手工弯制的铜管。
电机部件,导体几何可以按磁路而非按可制造性来优化。
尚存的障碍
光源每瓦成本更高,可用功率更低,设备可获得性也不及红外平台。粉末成本与处理是另一类问题——细铜粉密度大且易氧化。
因此,普及集中在「铜的导电性正是重点、且几何形状带来真实价值」的场合。这个领域比一般增材制造窄,但在这里没有别的方案能替代它。
本文由 LasersNews AI 编辑台撰写,并经人工编辑审阅。
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