摘要：据悉，意大利都灵理工大学的科研人员综述报道了绿光与蓝光在粉末床熔融中的应用-铜及其合金增材制造研究现状。相关论文以“On the Use of Green and Blue Laser Sources for Powder Bed Fusion: State

长三角G60激光联盟导读

据悉，意大利都灵理工大学的科研人员综述报道了绿光与蓝光在粉末床熔融中的应用-铜及其合金增材制造研究现状。相关论文以“On the Use of Green and Blue Laser Sources for Powder Bed Fusion: State of the Art Review for Additive Manufacturing of Copper and Its Alloys”为题发表在《Metals》上。

增材制造（AM）是一种根据数字模型逐层制造三维物体的生产技术。该技术已被证明是航空航天、汽车、生物医疗及能源等多个工业领域传统制造方法的有力替代方案，具有设计灵活、材料高效、功能集成和快速原型制作等优势。然而在金属加工领域，传统红外激光增材制造技术在处理高反射率、高导热材料（如铝、铜、金、银及其合金）时存在局限。这些材料对红外辐射吸收率低，易导致熔池不稳定、表面质量差、孔隙率高等问题。为应对这些挑战，学界提出采用绿色与蓝色激光源进行增材制造。本文综述了绿蓝激光在铜及其合金粉末床熔融中的最新研究进展与应用，重点分析工艺参数对熔池动力学、微观结构形成以及零件热电性能的影响，并探讨铜基材料增材制造的主要应用场景与未来发展方向。

关键词：增材制造；粉末床熔融；绿色激光；蓝色激光；铜合金；工业应用

图1.金属增材制造技术分类

图2.SciVal基准数据中增材制造领域历年引用量增长趋势

图3.绿激光铜粉粉末床熔融（PBF-LB）工艺示意图

图4.不同固态材料对激光波长的吸收率曲线

图5.不同扫描速度下的激光-粉末作用机制：(a)高速扫描；(b)低速扫描

图6.PBF-LB工艺关键影响因素分类

图7.纯铜微观结构表征：(a)绿激光（线能量密度0.81 J/mm）；(b)红外激光PBF（2.25 J/mm）；(c)红外激光PBF（1.82 J/mm）。黄色虚线标示熔池边界，白色箭头指示匙孔孔隙

图8.绿激光PBF制备纯铜晶格结构的构建方向晶体学织构

图9.(a)电动汽车电机3D打印发夹绕组；(b)装配于传统定子绕组的3D打印发夹端部

图10.(a)PBF-LB成形中空密集型绕组；(b)铜合金密集型绕组装配体

图11.(a)内置液冷通道的感应线圈；(b)集成水冷功能的感应加热器

图12.注塑模具用螺旋随形冷却通道铜质PBF-LB镶件

图13.PBF-LB铜质散热结构：(a)柱状；(b)螺旋；(c)弯管式；(d,e)电子芯片热管理拓扑优化设计

图14.X波段缝隙波导阵列的封闭(a)与开放结构(b)；(c)绿激光PBF制备分形结构射频锥形天线；(d)增材制造射频四极加速器

图15.具有自支撑TPMS冷却结构的燃烧室验证件：(a)CAD模型；(b)清粉后铜质PBF-LB零件；(c)喷砂后成品

本文系统总结了绿蓝激光在铜及其合金PBF-LB技术中的研究现状。相较于传统红外激光，这些短波长激光源具有显著提升的能量吸收效率，可形成稳定的熔池并获得理想致密度，这对保证制件优异的热导率和电导率至关重要。虽然部分成果也可通过红外激光实现，但由于铜对长波长吸收效率低下，往往需要更高能量密度，这易引发匙孔孔隙等缺陷风险。

短波长激光源有望为航空航天、汽车电子等领域开辟新机遇。文章综合考察了长短波长激光下的铜基材料PBF-LB现代应用案例。可以预见，未来技术发展将推动生产体系从红外激光向绿蓝激光转型。

然而绿蓝激光仍面临成本高昂、设备稀缺及工业普及度不足等挑战。未来研究应聚焦工艺参数优化、设备效能提升以及经济性与能耗综合分析，以促进其可持续应用。目前商用PBF-LB设备中绿激光配置仍属少数，开发多波长混合系统可能成为整合各类激光优势的创新方向。

通过突破这些瓶颈，绿蓝激光技术将为复杂铜构件的高效可靠制造开辟新路径，进一步拓展其在高性能与精密制造领域的应用广度。

论文链接：

长三角G60激光联盟陈长军转载

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来源：江苏激光联盟