克服铜的挑战

附加铜制造部件为工程师打开了新的大门，为热管理系统创造了新颖的几何形状。设计自由使非线性和锥形几何结构的扩展结构，如鳍，叶片叶片，毛细管芯结构，热管，共形内部通道或共形感应线圈。

通常由线或管材料制成的3d打印感应线圈现在可以在线设计和配置Protiq门户网站在德国法兰克福举行的2017年Formnext大会上，董事总经理Ralf Gärtner解释说，客户可以上传和配置3D模型。“有许多公司不能加法制造铜,但我们已经开发出一种高导电铜合金(91.2%铜的导电性表层从50 - 52 / m女士和女士在核心从30 - 32 / m),可打印通过选择性激光熔化。”

Protiq还提供选择性激光熔化热固化铜合金CuNi2SiCr，类似于由stratasys开发并用于直接金属激光烧结(DMLS)的铬锆铜(C18150铜)，具有优良的电导率和导热性。

不过，纯铜将是终端用户最具吸引力的选择，因为它比铜合金更导电和导热。然而，根据表面性质的不同，纯铜可以反射常规使用的波长为1微米的大部分激光辐射。

麻省理工学院快速制造组的研究员丹尼尔·豪森(Daniel Heussen)表示弗劳恩霍夫激光技术研究所(ILT)在德国亚琛，只有一小部分激光能量沉积在材料中，并可用于熔化过程。他解释说:“反射的辐射也会损坏AM系统的部件。”“此外，当材料从固体状态过渡到液体状态时，材料对红外光的吸收率迅速上升，从而触发不稳定的间歇性重熔过程。”

因此，ILT正在开发一种使用绿光而不是红外光的激光束源。最初的过程视频在Formnext展示。“使用波长为515 nm的绿色激光，纯铜的吸收率要高得多，”Heussen解释说。这意味着一个稳定的过程需要更少的激光功率输出。此外，激光束可以更精确地聚焦，允许它使用新的SLM工艺制造更精细的组件。我们希望能够实现更均匀的熔池动力学，这样我们就可以构建具有高材料密度的组件，并实现其他积极的效果，比如更高的细节分辨率。”

由于市场上没有这样的“绿色”激光光源满足SLM过程的边界条件，Fraunhofer ILT的激光束光源开发部门正在建设自己的项目，他们称之为“绿色SLM”。其目标是创造一种高质量的单模激光器，在连续服务(cw)下最大输出400瓦，绿色波长(515 nm)。豪森预计，一个“绿色SLM”实验室将在2017年底准备就绪。此后，夫琅和费ILT将进一步发展其过程作为研究项目的一部分。

Heussen说:“未来的主要目标是创造一种可靠的工艺，工业用户可以使用3D打印具有空心结构和底边的复杂几何纯铜。”该工艺可用于高效的热交换器和散热器，也可用于小批量精密、复杂的电子元件的生产。“工业生产中用于感应热处理的电感器是增材制造的出色展示。它们大多是小批量生产，具有高度的复杂性和各种不同的变体。”

例如，在珠宝设计领域，“绿色的SLM”可以提供比传统技术更有效和可复制的制造复杂结构的过程。研究人员希望，与电子束熔化(EBM)等其他添加剂方法相比，这种方法的细节分辨率明显更高，生产成本效率也更高。绿色激光不仅适用于铜，也适用于珠宝行业的有色金属和贵金属。“然而，在我们实现这一目标之前，我们仍然需要克服工艺和系统开发中的一些障碍，并对新波长的使用获得更深层次的工艺理解，”Heussen说。“这是该公共资助项目目前的目标，该项目将持续到2019年年中。”