如今，3D打印技術不僅可以制作形狀復雜的塑料藝術品，還被廣泛應用于各行各業。但純銅和塑料卻不同，現在還不能使用紅外激光對純銅實現完全熔化，以構建復雜的工件。對此，位于德國亞琛的弗勞恩霍夫材料與束技術研究所（FraunhoferIWS），采用了一種新型的增材制造系統，其裝載的短波綠色激光束能輕松熔化銅。
通過使用該技術，使以前無法構建的銅制工件成為可能。至此，未來由純銅、銅合金材質構成的復雜部件，也將被應用于航空航天、自動化等工業領域，為提高電動機和熱交換器效率提供了保障。
如今，弗勞恩霍夫材料與束技術研究所通過全新的增材制造系統，設計制造兼具導熱性和導電性的純銅制件。在電子電力行業，這些純銅組件能提供更高效的電動機和散熱器。并且，純銅組件在線圈和傳感器上的應用也變得有可能。通過增材制造生產的銅組件，特別適合安裝在緊湊型設備里，同時保證高效率和高性能。例如未來電子電力設備中的高效散熱器，以及衛星電力驅動使用的特制線圈，太空推進系統的冷卻系統等。
配備同等設備的研究機構屈指可數
在薩克森，這種全新的激光束熔化系統還是獨一無二的，甚至在德國其他地方也不多見。替代1064nm紅外波長，該系統采用的是515nm高能量密度的盤狀綠色激光束。“以往的實驗表明，即使紅外激光功率達到500W，還是不能有效熔化純銅制件，”該項目負責人SamiraGruber表示。
實際上，采用紅外激光對銅件進行作業時，只有30%的激光能量進入工件內部，其余大部分能量被銅反射掉。但用500W綠光激光加工時，卻得到了不一樣的結果。這次銅件吸收了70%的激光能量，從而實現了理想的熔化效果，這也將大大提升增材制造領域中銅件的
參與率。
純銅是導電和導熱的絕佳材料
因為銅具有優異的導電性和導熱性，所以如果在增材制造領域能廣泛應用，銅件也將發揮其最大優勢。“當前在航空航天、電子、汽車行業，銅件或是銅合金制件扮演著十分重要的角色，”研究所增材制造設備帶頭人ElenaLopez對此強調。
ElenaLopez進一步談到：“相比傳統鋁制工藝方法，通過增材制造生產的銅件在特定體積的電導性上表現得更為出色，這也是生產高性能小型設備廠商非常感興趣的地方。目前，銅件在機械加工、鑄件領域中應用廣泛，然而增材制造技術將重新詮釋加工工藝，為制造復雜幾何形狀的工件提供解決方案。”
緊湊高效的設計帶來更高的性能
“現在，由增材制造帶來的幾何外形靈活性的增加，為進一步延長銅質組件的冷卻能力提供了機會，從而延長了銅質組件整體的使用壽命，”SamiraGruber解釋道。據悉，研究人員采用的方法是，重新設計激光器的冷卻通道，從而讓作業中的液體和氣體壓力損失降至最低，讓更多的激光能量被工件表面吸收。
增材制造：薩克森研究人員參與其中
研究所的這項新設備是通過“智能制造與材料”工藝中心發布的。該中心是由開姆尼茨工業大學（TechnischeUniversit?tChemnitz）、德累斯頓工業大學（TechnischeUniversit?tDresden）和弗勞恩霍夫材料與束技術研究所（FraunhoferInstitutesIWS）聯合發起的，其中心成員還有像ENAS、IWU、IKTS，該中心旨在推動創新工業制造和工業4.0。
目前這臺“TruPrint1000”機器裝備在德累斯頓增材制造中心。未來，研究人員將與德累斯頓的科學家們一起，在增材制造工藝研發上繼續投入。
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