铜凭借优异的导电、导热和耐蚀性能,已成为航空航天、电子封装、新能源等高端领域最炙手可热的增材制造材料之一。然而,铜对激光的高反射、高导热特性也让行业长期面临成形难、致密度低、表面粗糙等痛点。
随着近年来市场上绿光打印热度的飙升,不少用户在面对应用难题时,“红光还是绿光”不免成为用户的首要疑问。要回答“哪种光更好”,必须先跳出单一技术维度,回到应用现场。凭借铂力特多年铜增材制造经验,从打印质量、经济性和技术成熟度三个关键维度,为您解读红光与绿光的差异化价值,助您在面对铜打印应用难题时找到更适合自身需求的解决方案。
*绿光:可见绿激光(532nm),简称“绿光”,后同。
*红光:近红外激光(1064nm),简称“红光”,后同。
从质量、成本到工艺的三维价值解读
打印质量
铜对红光的吸收率通常低于5%,这要求采用较高的功率输入来驱动打印过程,会形成较宽的熔池和较大的热影响区,并在薄壁结构处出现圆角;同时,高功率也更容易引发熔池飞溅。然而,通过精细的风场设计与扫描策略协同优化,可以有效控制熔池形态、抑制飞溅,并显著提升红光打印的致密度。
绿光凭借约40%的高吸收率,可在较低功率下生成更小、更稳定的熔池,有利于提升成形可控性与几何精度。这些差异意味着红光与绿光在实现特定零件性能(如致密度、尺寸公差及表面粗糙度)时,需要采取不同的工艺优化方案。
简而言之,实现高品质的铜打印并非完全依赖于激光波长,关键在于针对所选光源的特性(如吸收率、光斑大小),系统性协同调整功率、扫描策略及风场控制等关键变量,通过多变量的协同作用实现打印质量的精准调控。
综合成本
红光光纤激光器作为工业级成熟技术,凭借规模化供应链和标准化设计,具备较低的设备购置成本;红光虽在打印中需要高功率驱动,但其简化的光学结构提升了运行可靠性,日常维护仅需基础清洁与周期性检查,备件供应充足且成本可控,显著降低了全生命周期运维负担。
相比之下,绿光技术虽在打印质量上具备优势,但因铜对绿光的吸收率较高,使得绿光运行的能耗较低,但受精密光学系统、专用激光镜组与绿光激光器影响,绿光方案需要更高的初始购置成本,以及更复杂的维护需求(如频繁光路校准、敏感元件更换),使其综合持有成本明显提升;同时,关键备件受限于供应链成熟度,进一步增加长期运维成本。
工艺成熟度
红光方案工艺开发侧重克服铜的低吸收率。这需要在较高功率下,通过复杂的多变量参数协同优化来抑制飞溅、控制热影响区。红光工艺体系相对稳定,技术支持和参数包更成熟,但达到理想状态需要深厚的经验积累和试错成本。
绿光方案的高吸收率带来了精度优势,但工艺开发门槛更高,需极其精细的控制来保证稳定性和减少缺陷,对设备光学系统及工艺调试精度要求更严苛。这意味着绿光工艺方案自主开发的难度较高,因此工艺参数是否经过充分验证并具备高稳定性,以及背后是否有创新性强、体系化的专业研发团队支持,就显得尤为重要。
综上所述,光源的最终选择绝非简单的技术参数对比或场景预设,而是需要紧密结合具体应用的功能需求、性能指标及成本考量等要素进行综合权衡。红光与绿光代表了不同的技术路径,但通过精密的工艺开发和参数调整,两者均能成功驱动铜增材制造在各种应用场景中走向成功落地。
铂力特红光与绿光早入局、双发展
理论对比之外,落地能力才是硬道理。铂力特自2011年自主研发金属增材制造设备与工艺以来,经过多年技术沉淀,已建立起较为完整的金属增材制造设备体系。基于对铜合金打印痛点的深刻理解,公司于2015年前瞻性布局绿光技术路线,成为国内最早实现铜合金结构件工程化应用的团队。通过持续迭代设备性能、优化材料体系、完善工艺参数,目前已形成红光与绿光双技术路线协同发展的产业格局。
2015年成功打印出铜合金典型结构件,成为国内首个具备铜合金3D打印能力的团队。
2016年设计出具有独特参数的激光能量供给系统,并辅以先进铺粉工艺以及适应性风场设计,使用BLT-S210设备实现青铜、纯铜(紫铜)、纯钨及钨合金、钽、镁合金及贵金属等特殊材料的成形,并开发用于精密、微小零件的定制参数。
2016年打印国内首个纯铜发动机尾喷管。铜合金尾喷管的内外壁之间设计了50条随形冷却流道,增大冷却接触表面积,降低温度达到快速冷却的效果,有效提高了零件的工作温度。
2021年铂力特研发团队经过大量工艺实验探索和性能测试验证,成功开发出BLT-CuCrZr铜合金材料,其样件在导热/导电性能和力学性能等方面表现优良;同时,也可实现强度与导热/导电性能的按需调控。
2024年发布绿光打印方案,具备高吸收率高功率、高熔池稳定性、少反射飞溅、高密度导电性和机械性能优等特点。
铜材料部分应用案例展示
铜发动机尾喷管
该零件内外壁设计有50条冷却槽道,增大了冷却接触面积,冷却效率大幅提升,且设计更加紧凑化和轻量化。
高频感应线圈
铂力特开发铬锆铜新材料工艺,成形内部空腔薄壁环形结构。
青铜何尊
成形件内部组织致密,无缺陷,表面质量优异。
铜天线
突破悬臂细管类纯铜天线的选区激光熔化技术,克服了悬重结构制造瓶颈,极大地节省了材料,同时增强了天线使用功能。
铜合金结构件
零件中分布有随形冷却流道,结构复杂,成形难度高。
BLT全产业链服务与交付能力
铂力特深耕金属增材制造,在铜合金打印领域已形成覆盖“设备—材料—工艺—生产—交付”的全产业链优势,可一站式满足客户多元需求。
高品质设备:铂力特设备在行业市占率保有领先地位,规模优势显著;红光与绿光金属3D打印设备双发展,可依据铜合金特性及应用场景精准匹配最优方案。
材料研发:可提供紫铜(纯铜)、铜铬锆(BLT-CuCrZr)、青铜等铜合金打印服务;自研粉末高纯净度、流动性佳,成形质量优异,性能稳定。
成熟工艺:已建立多品类金属材料专用工艺数据库,从模型优化、支撑添加到打印参数调整,所有工艺均经过严格验证,确保打印件的质量和性能。
智能系统:自研BLT-MCS、BLT-MES等智能软件与模块,实现了对增材制造过程的集中监控、智能排产和资源优化,为产品的规模化生产提供数字化支持。
可靠交付:依托金属增材制造智能工厂与分布式制造网络,铂力特具备跨地域、跨设备的高一致性交付能力。
作为金属增材制造领域的开拓者,铂力特始终相信:没有唯一光源的选择,只有最佳场景的匹配,归根结底是对应用场景需求的精确洞察。铂力特恪守“成就客户,创造价值”的初心,把复杂留给自己,把确定性交给客户。我们期待与更多合作伙伴携手,共同突破铜合金应用的技术边界,推动增材制造在航空航天、电子电力等高端领域的规模化应用,贡献创新力量。
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