Green Laser in Metal AM: Pure Copper and Precious Metals
Green laser (515 nm) technology for LPBF of pure copper and gold: 40% absorptivity, part densities > 99.9%, and spatter-free processing.
Pure copper reflects over 95% of standard infrared laser energy (1,064 nm). Green lasers operating at 515 nm boost absorptivity to over 40%, enabling stable LPBF of pure copper with 100% IACS conductivity.
- Absorption im Kupferpulver steigt von < 5 % (IR) auf über 40 % bei 515 nm Grünlaser-Wellenlänge.
- Erreicht elektrische Leitfähigkeiten von über 58 MS/m (100 % IACS) und Wärmeleitfähigkeiten > 390 W/(m*K).
- Keine Gefahr optischer Rückreflexionen in die Laserquelle, spritzerfreier Schmelzprozess ohne Keyhole-Ausreißer.
Technical Specifications & Comparison Matrix
ISO/ASTM 52900| Kriterium | Grünlaser LPBF (515 nm) | Infrarot-Laser LPBF (1.064 nm) | Elektronenstrahl EBM |
|---|---|---|---|
| Absorption Reinkupfer | 40 - 45 % | 2 - 5 % | Sehr hoch (> 80 %) |
| Prozessfenster | Breit & stabil | Extrem eng (hohe Instabilität) | Stabil (unter Vakuum) |
| Detailauflösung | Sehr hoch (Fokus ~40 µm) | Moderat (Fokus ~80 µm) | Geringer (Fokus ~200 µm) |
| Schmelzbad-Spritzer | Nahezu eliminiert | Extrem stark | Gering |
| Pulver-Anforderung | Cu-OF / Cu-ETP (15-45 µm) | Hochlegiert (CuCr1Zr) | Grobpulver (45-105 µm) |
Optical Physics and Copper Absorption Shift
Metalle besitzen materialspezifische Bandstrukturen, die ihre optische Reflektivität bestimmen. Bei Kupfer fällt die Reflexion unterhalb von 600 nm drastisch ab. Während ein Infrarotstrahl zunächst kaum einkoppelt und bei plötzlichem Schmelzen durch den Phasensprung explosionsartig überhitzt (was zu extremem Spritzen führt), koppelt der 515 nm Grünlaser sanft und kontinuierlich ein. Das Schmelzbad bleibt laminar und ruhig.
Applications in E-Mobility and Induction Tooling
Mit Grünlasern gedruckte Reinkupferbauteile finden primären Einsatz in der Leistungselektronik: Hochkompakte Hairpin-Statoren für Traktionsmotoren, flüssigkeitsgekühlte Induktionsspulen mit innenliegenden Kühlkanälen für die Härtetechnik sowie Hochleistungs-Wärmesenken für Rechenzentren und Halbleiter-Packaging.
Processing Gold, Silver and Platinum
Ähnlich wie Kupfer weisen auch Reingold (Au) und Silber (Ag) im Infrarotbereich extreme Reflexionswerte auf. Mit dem Grünlaser lassen sich Schmuckteile, Dental-Inlays und chemische Katalysatorgitter aus Edelmetallen porendicht und ohne Materialverlust durch Spritzerabbrand additiv herstellen.
Frequently Asked Questions (FAQ)
Warum reicht eine höhere Laserleistung beim IR-Laser nicht aus?
Welche Festigkeit erreicht 3D-gedrucktes Reinkupfer?
Können herkömmliche LPBF-Anlagen auf Grünlaser umgerüstet werden?
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