在現代工業中，銅作為一種關鍵的金屬材料，憑借其優異的導電性、導熱性和耐腐蝕性，在航空航天、電氣電力、汽車制造等多個領域發揮著不可或缺的作用。然而，隨著金屬3D打印技術的蓬勃發展，如何實現銅件的高效、高質量打印，正成為行業亟待攻克的重要難題。而這一難題的核心，正與打印過程中所使用的激光波長密切相關。

銅對不同波長激光的吸收差異
     金屬材料對不同波長的激光有著明顯不同的吸收表現，一般來說，激光波長越短金屬對其吸收率越高。實測數據顯示，在室溫條件下，銅對近紅外光(波長范圍1020-1080nm)的吸收率不到5%，而對綠光(波長范圍515-535nm)可達40%左右，對藍光(波長范圍440-460nm)的吸收率則能達到50%。這意味著，相比近紅外光，使用波長更短的綠光或藍光，可以顯著提升銅的能量吸收效率，使其更容易被加熱和熔融，從而為高質量的3D打印提供了可能。
 

近紅外激光：成熟技術背后的隱憂
當前，市場上的金屬3D打印機大多采用近紅外光作為主要光源。近紅外激光器技術成熟、輸出功率高，且成本相對可控，這些優勢使其在金屬3D打印領域得到了廣泛應用。然而，銅對近紅外光吸收率低的特性，也給實際打印帶來了諸多局限。為了彌補銅對近紅外光吸收率低的不足，廠商通常會選擇提高激光功率，以確保材料能夠順利熔融。然而，當銅被加熱到約1400K時，吸收率會突然升高，導致內部劇烈變化，容易引發粉未飛濺、材料塌陷或產生氣孔等問題，這些現象會直接影響打印件的致密度和表面質量，使最終成品難以達到預期效果。

,

藍光激光：理想方案中的技術瓶頸
從理論上看，銅對波長較短的激光吸收能力更強，使用藍光似乎是理想選擇。然而，目前藍光只能依賴半導體激光芯片產生，而單個芯片的輸出功率非常有限。為了獲得足夠的激光功率，必須將多片芯片組合起來工作，但這樣得到的光束質量較差，無法有效聚焦。光束無法有效集中，意味著聚焦后的光斑面積較大，難以形成精細的熔融區域，導致打印件在精細度方面無法達到理想水平，表面質量也較差。因此，盡管銅對藍光的吸收率高，在追求高質量銅3D打印時，藍光激光仍受制于技術瓶頸，并在相當長的一段時間內都難以在高精密金屬3D打印上獲得應用。

綠光激光：恰到好處的“天作之合”
相比之下，綠光激光在銅3D打印中展現出兼顧近紅外光和藍光的獨特優勢，并克服了二者的局限。首先，綠光波長較短，銅對其吸收率與藍光相近，卻比近紅外高出一個量級，足以支撐高效熔融。其次，綠光可通過對近紅外激光進行轉換獲得，既保留了高功率輸出，又延續了優異的光束質量，充分發揮了現有紅外激光技術的成熟優勢。此外，銅對綠光的吸收率較高，且隨著溫度升高吸收率變化平緩，不會出現劇烈波動，因而能有效避免粉未飛濺或塌陷等問題，打印出的零件致密度更高表面質量也更好。

綠光激光在輸出模式上可分為連續和脈沖兩種，不同式在銅3D打印中的表現也各有差異。連續激光在工作過程中會持續、均勻地輸出激光，保持能量不中斷，而脈沖激光則以極短的時間間隔，間歇性釋放能量。在這兩種模式之間，還有一種被稱為”準連續”的模式，本質上屬于高重頻脈沖激光，雖然看起來像是一直在出光但在更細的時間尺度上，依然存在能量停頓，無法達到100%不間斷輸出。

有研究表明，使用準連續綠光激光對銅進行熔融，當激光功率達到150W時，局部溫度可使銅汽化。由于激光以脈沖方式作用，材料內部的熔融區域會出現塌陷產生氣孔，導致焊縫的相對密度下降(Heinrich et al.2022)。這一現象在銅3D打印中同樣可能發生，在脈沖激光模式下，熔融區域的不穩定會導致孔隙率增加降低打印件的致密度，而連續激光由于能量輸入穩定能夠使溫度持續升高，有效減少了氣孔的形成，提高打印件致密性和表面質量。

各家主流短波長連續激光器聚焦能力對比
 

圖8展示了單模連續綠光(GD'S GCL-1000-F-S-W)、多模連續綠光(Trumps1020)和藍光TruDisk(NUBURUSBL-1000-F)激光器的光束參數對比。可以看到，在相同的準直激光光束直徑和焦距(f)條件下單模連續綠光(M2=1.1)具有最佳的聚焦效果，其聚焦后的光斑直徑(Df)最小，僅為18.6um。相比之下多模連續綠光(M2=12.2)則為200um，光束質量M2值更大的藍光(M2=106.2)聚焦光斑直徑(Df)達到1500um。以上結果同樣表明，M值越接近1，光束質量越好。相同條件下，聚焦光斑直徑越小，能量就越集中，熔融區域也更穩定。綜上，單模連續綠光激光器被認為是滿足高精度、高致密度和高穩定銅3D打印的最佳選擇。

綠激光,“能”啟新篇高效領航未來智造!
綠光波長介于近紅外與藍光之間，銅對其吸收率高達40%，是近紅外激光的8倍，為銅材料加工帶來革命性突破。極大地提升了能量轉化利用率，打印效率大幅提升。
“能”效卓越
與半導體藍光相比，其優異的光束質量可實現高精度聚焦，形成穩定而精細的熔融區域，打印出的零件表面致密細膩，完美滿足高端工業制造對銅件的嚴格要求，
“能”穩全程
與近紅外光相比，綠光激光在加熱過程中吸收率變化平緩，避免了熱失控風險，減少了粉末飛濺、塌陷和氣孔等缺陷出現，顯著提高了打印件的良率。
“能”省成本
高反金屬對綠光吸收高，反射少，對設備內部光學組件的損傷低，從而延長了設備壽命，降低了維護成本和停機時間，提升了設備的可靠性和經濟性。
“能”保價值
綠激光技術不僅顯著提升打印效率，更通過穩定的能量輸出與精密的熔融控制，確保成品品質高度一致，以持續可靠的高標準質量，為客戶創造最大化價值。

對于需要3D打印銅件的行業來說，激光的波長選擇至關重要。近紅外光技術成熟但銅的吸收率偏低，藍光吸收率雖高卻難以實現高質量制造，而綠光則在功率輸出、聚焦能力和吸收效率上達到了理想的平衡。正因如此，越來越多的新一代3D打印設備開始采用綠光技術，這不僅是技術進步的體現，更是科學與工藝融合下的最優選擇。隨著綠光激光技術的不斷發展和完善，相信其將在銅3D打印領域發揮更大的作用，推動相關應用產業的高質量發展。

(責任編輯：admin)

• 格羅寧根大學利用3D打印與
• Firestorm Labs完成4700萬
• 銅3D打印中的激光波長選擇
• 朗盛公司探索3D打印混凝土
• 郭傳飛課題組：3D打印精準
• 經營不下去了？鋰電池3D打

• ·格羅寧根大學利用3D打印與機器學習開發
• ·Firestorm Labs完成4700萬美元A輪融資
• ·銅3D打印中的激光波長選擇：綠光技術的
• ·朗盛公司探索3D打印混凝土建筑設計的可
• ·郭傳飛課題組：3D打印精準制造超細微柱
• ·經營不下去了？鋰電池3D打印廠商 Sakuu
• ·科學家開發出PHOx聚合物，用于更安全的
• ·Tessella Biosciences 開發新型生物墨