蓝色激光使铜焊接和增材制造成为可能

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使用激光对金属进行切割、焊接和增材制造已经取得了巨大的进步,为从锂离子电池到智能手机和飞机等行业的制造商节省了时间,提高了质量,减少了材料的使用。然而,由于铜的高导热性和反射率,在铜上使用激光一直非常困难。铜只吸收5%的典型红外激光,而且这种吸收的热能迅速扩散,抑制了切割和连接铜以及将铜与其他金属连接所需的熔化。使用更高的功率来克服导热性,会导致溅射、孔隙和焊接性能差。新获得的高功率蓝色激光(氮化镓激光二极管的波长为450纳米)被铜高度吸收,可以集中在一个微小的点上,使铜部件可以快速连接。此外,使用铜和铜合金粉末的增材制造可以在速度和质量上向前迈出一大步。

图片来源:NUBURU

新成立的技术公司 NUBURU制造高功率蓝色激光器。公司联合创始人马克-泽迪克和让-米歇尔-佩拉普拉特是激光物理学创新者。他们在2014年接受了实现铜焊接的挑战,以克服红外激光和超声波焊接的缺点,并特别关注先进电池。这些电池中使用了非常薄的铜箔,许多层铜箔必须被焊接在一起,以便为电流提供一个导电路径。随着电动车市场的不断增长,制造商需要更快、更有效地制造更多数量的电池。一个150瓦的蓝色激光器可以完美地焊接锂离子电池中使用的铜箔和导线。这就像把40张薄薄的厨房铝箔叠在一起,然后在瞬间把各层焊接起来。一种500瓦的型号将很快上市,能够更快地焊接铝箔,以跟上电池和智能手机制造商的生产需求。用蓝色激光焊接铜,还可以消除对焊料的需求,避免产生可能导致电池短路的微小颗粒。

 

新成立的公司 Formalloy使用吹粉技术进行增材制造,是第一家将蓝色激光器集成到增材制造系统中的公司。在这种方法中,金属粉末被惰性气体不断输送到激光焦点中。激光熔化金属粉末,然后不断地撞击到表面上。仔细的控制使该系统能够制造金属零件。金属粉末也可以被混合以创造合金。例如,可以制造铜和镍的混合物,一边是100%的铜,另一边是100%的镍,中间是一种金属到另一种金属的分级。美国宇航局对这种用于制造火箭喷嘴的新能力很感兴趣,而且它在许多电气应用方面也很有效。

这种开创性的蓝光激光技术与技术先进的产品中对铜的日益增长的需求高度互补,如电动汽车的电池、个人电子产品、航空航天部件和未来创新的下一波。

图片来源:NUBURU

2018年4月6日

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