Као кључни материјал у сектору металног праха, бакар и његове легуре, са својом изузетном електричном проводљивошћу, топлотном проводљивошћу и отпорношћу на корозију, заузимају незаменљиву позицију у врхунским{0}}областима производње као што су ваздухопловство, електроника, електрична возила и још много тога. Међутим, примена бакарног праха на Ласер Повдер Бед Фусион (ЛПБФ), главну технологију производње металних адитива, дуго се суочава са основним изазовом: изузетно ниском енергетском ефикасношћу спајања између традиционалних инфрацрвених ласера и бакарног материјала. Последњих година, са сазревањем технологије зеленог ласера и-дубинском оптимизацијом решења за црвени ласер, домаће компаније су увеле диференциране технолошке приступе засноване на овим различитим таласним дужинама, нудећи индустрији разноврсна решења.
Потешкоће у производњи адитива у праху бакра произилазе из карактеристика материјала: високе рефлексије и високе топлотне проводљивости. За традиционалне близу{1}}инфрацрвене ласере са таласним дужинама око 1064нм, рефлективност чврстог бакра прелази 95%, што значи да се велика већина ласерске енергије директно рефлектује и не може се ефикасно користити за топљење праха. Чак и ако се нешто енергије апсорбује, висока топлотна проводљивост бакра, која достиже 390 В/(м·К) (приближно пет пута већа од нерђајућег челика), узрокује брзо расипање топлоте, што доводи до нестабилног базена растопа и велике подложности дефектима као што су порозност, недостатак фузије и прскање. Срж решавања овог проблема лежи у коришћењу физичког принципа да апсорпција ласера бакра варира са таласном дужином. Истраживања показују да на собној температури апсорпција бакра за инфрацрвени ласер од 1064 нм износи само 4% -5%, док за зелено светло од 515-532нм скаче на око 40%, што је повећање од скоро реда величине. Ова значајна разлика у апсорпцији произилази из различитих механизама интеракције између фотона различитих таласних дужина и слободних електрона у бакру. Фотони краће таласне дужине (зелени) поседују већу енергију и лакше их апсорбују електрони бакра и претварају у топлоту, суштински повећавајући ефикасност коришћења ласерске енергије.
Решавање техничких изазова:
1. Проблем ниске апсорптивности: Инхерентно ниска апсорпција бакра за црвено ласерско светло је примарно физичко ограничење. Ово се решава кроз дизајн пуне-системске високе-отпорности на рефлексију, укључујући дубоко прилагођавање од архитектуре опреме до параметара процеса ради оптимизације ефикасности преноса енергије.
2. Узак процесни прозор: Црвена ласерска штампа бакарног праха захтева прецизнију контролу процеса. Ово се решава коришћењем саморазвијеног ГХА (гасна атомизација) процеса производње праха за производњу бакарног праха високе{3}}чистоће са сферичностом већом или једнаком од 95% и садржајем кисеоника<200 ppm, providing a material foundation for process optimization.
3. Изазов управљања топлотом: Висока топлотна проводљивост бакра узрокује брзо расипање топлоте. Кроз „дубоку синергију“ између праха, опреме и процеса, постигнут је напредак у стабилизацији топлотне проводљивости у опсегу од 400-410 В/(м·К), омогућавајући да се термичке перформансе 3Д штампаних компоненти врате на идеалан ниво типичан за конвенционални чисти бакар.
Сценарији примене: Решење црвеног ласера је посебно-погодно за апликације где су осетљивост на трошкове, серијска производња великог-формата и захтеви за изузетно високим топлотном проводљивошћу најважнији, као што су плоче за хлађење течног центра података, велики-измењивачи топлоте и супстрати за расипање топлоте за енергетску електронику.