純銅及銅合金由于極好的導電、導熱、耐腐蝕性及韌性等特點，被廣泛應用于電力、散熱、管道、裝飾等領域，有的銅合金材料因具有良好的導電、導熱性和較高強度，被廣泛應用于制造電子、航空、航天發動機燃燒室部件。但是隨著應用端對于復雜結構零部件的需求增多，傳統加工工藝已逐漸無法滿足全部需求。

      金屬3D打印技術能夠制造復雜的功能集成零部件，這一優勢在銅金屬制造領域也同樣能夠得到體現。關于銅的3D打印技術呈現出越來越經濟多樣的發展態勢。本期，一起來聽德國通快針對銅激光增材制造應用進行的技術分享。

綠光3D打印在電感線圈和散熱器上的應用© 通快-TRUMPF

銅含量>99.9%

3D打印-增材制造的銅組件特別適合于對熱交換和導電性能要求高的組件的制造。在通快視頻中分享的帶有內部冷卻通道的3D打印銅散熱器即為熱交換領域的典型應用。

目前國內外的選區激光熔化金屬 3D 打印設備主要采用波長為1064納米的紅外光光纖激光器，而通快 TruPrint 1000 綠光版使用的是波長為515納米的綠光激光器 TruDisk 1020。

德國Fraunhofer IWS 研究所通過通快綠色激光系列TruPrint1000設備3D打印的帶有復雜設計的銅組件。

© Fraunhofer IWS

由于銅的導熱性和反射率非常高，這使得銅金屬特備是純銅難以通過常規 3D 打印有效成型，銅在室溫下對近紅外光的吸收率僅為 5%，這意味著加工窗口十分的窄，很難找到完美的參數，加工效率也非常慢，制件無論是力學性能還是導電率都受到很大的限制。另外，95% 的能量反射對于設備本身的傷害也是巨大的，銅對綠色激光的吸收率很高，接近 40%，足足是近紅外激光的8倍，好的吸收率意味著比較寬的加工窗口，制件力學性能和電導率都大大提升，反射率的減少可以使得加工過程更加穩定而且高效。

通快的 TruPrint 1000 綠光版采用指定銅含量大于 99.9% 的高導電純銅ETP（EN CW004A），能夠實現 100% IACS 的電導率和遠低于 0.5% 的孔隙率。與紅外激光的 3D 打印設備相比，使用 TruPrint 1000 綠光版能夠以更大的工藝窗口、更高的生產率制造例如 CuCr1Zr 鉻鋯銅等銅合金零件。