TRUMPF：使用綠色激光器3D打印一體式大型銅組件

2022年11月，南極熊獲悉，在即將舉行的 Formnext 上，金屬 3D 打印機制造商TRUMPF將展示完整的粒子加速器的核心部件，這是一個用3D打印制造的一體式銅部件，此項目是由 CERN 協(xié)調(diào)的歐盟資助的 I.FAST 項目種的一部分。3D打印技術(shù)能夠?qū)⒋藦?fù)雜的射頻四極桿 (RFQ)銅部件制造為一個整體。TRUMPF增材制造專家 Michael Thielmann 說：“此次一體化打印證明了我們研發(fā)的機器可以以足夠的精度制造大型尺寸的組件，能夠打印高度接近400毫米的大型銅組件 ，通過 3D 打印，我們可以實現(xiàn)更快、更經(jīng)濟、更節(jié)能的制造。”



該組件是射頻四極桿 (RFQ)，它是加速器中最復(fù)雜的部件之一。RFQ 為粒子束提供能量，使它們接近光速。“目前全球在使用的粒子加速器超過30,000個，其中大部分用于醫(yī)療保健和工業(yè)領(lǐng)域。增材制造可以通過改進制造方式和縮短制造時間提高其性能來幫助降低加速器的尺寸和成本。”CERN 的 I.FAST 項目協(xié)調(diào)員 Maurizio Vretenar 解釋道。


△TRUMPF展示歐洲核子研究中心完成的一體化銅RFQ

這不是 CERN 工程師第一次使用AM。他們之前曾采用3D Systems的機器進行薄壁陣列零件的打印。RFQ 是作為歐盟資助和 CERN 協(xié)調(diào)的 I.FAST（促進加速器科學(xué)和技術(shù)的創(chuàng)新）項目的一部分而開發(fā)的。該戰(zhàn)略項目的目的是使歐洲能夠發(fā)展和加強在粒子加速器方面的領(lǐng)導(dǎo)地位，從而為科學(xué)和社會服務(wù)。來自先進加速器技術(shù)的 I.FAST 工作協(xié)調(diào)員Toms Torims 指出：“很明顯，在未來，我們將越來越多地在加速器領(lǐng)域中使用由增材制造技術(shù)生產(chǎn)的組件?！?br />
來自 CERN、米蘭理工大學(xué)、CNRS-IN2P3、弗勞恩霍夫 IWS 和里加技術(shù)大學(xué)的 I.FAST 專家團隊專門為TRUMPF的 TruPrint 5000 設(shè)計了復(fù)雜的組件。RFQ 對制造過程的要求非常高?！斑@就是我們的 TruPrint 5000 綠色版大顯身手的地方。此設(shè)備采用了綠色激光，可以以高質(zhì)量和一致的質(zhì)量打印最精細的銅結(jié)構(gòu)，同時提高生產(chǎn)力，”Thielmann 說。



高效、部分自動化的 TruPrint 5000 3D 打印系統(tǒng)為工業(yè)批量生產(chǎn)提供了理想的基礎(chǔ)。借助可選功能，包括 500°C 預(yù)熱和配備三個 500 瓦通快光纖激光器的全場多激光器，您可以完美應(yīng)對最苛刻的工業(yè)應(yīng)用。該機器可快速可靠地生產(chǎn)由不同金屬材料制成的高質(zhì)量部件，從而滿足工具和模具制造的高質(zhì)量要求，包括通過 3D 打印在預(yù)成型坯料上、航空航天和醫(yī)療技術(shù)。作為一種選擇，整個工藝鏈可以在保護氣體氣氛中進行：篩分、打印、冷卻、除粉。結(jié)合外部零件和粉末管理以及通快的監(jiān)控解決方案，



到目前為止，供應(yīng)商使用傳統(tǒng)方法為 CERN 等科學(xué)實驗室和整個行業(yè)制造 RFQ。許多單獨的生產(chǎn)步驟，如銑削和釬焊是必要的，這些過程需要時間和金錢。增材制造消除了許多中間步驟。例如，在打印 RFQ 時，通快系統(tǒng)可以圍繞冷卻通道等空白空間進行構(gòu)建。

Thielmann指出：“使用綠色激光器制造銅部件，比采用紅外技術(shù)的其他系統(tǒng)更快，銅更容易吸收綠色激光束，這使其更容易加工。使用綠色激光器需要更少的能量就能像紅外激光一樣快，或者可以用相同的能量更快地工作。因此，用戶可以使用綠色激光更便宜地增材制造銅組件?！?br />