德國通快使用綠光金屬3D打印技術(shù)制造粒子加速器核心銅部件

2022年11月14日，南極熊獲悉，近日，全球領(lǐng)先的機(jī)床和激光技術(shù)方案提供商德國通快集團(tuán)（TRUMPF）作為歐盟I.FAST項(xiàng)目的重要成員，首次以增材制造的方式制造了未來粒子加速器的一個(gè)核心部件。

它的特別之處在于：首次實(shí)現(xiàn)了對這一關(guān)鍵銅部件的整體打印。通快增材制造專家Michael Thielmann表示，“這證明了我們的設(shè)備可以高精度打印高達(dá)400毫米的大型銅部件。而且3D打印讓高精密零部件的生產(chǎn)制造更快、更便宜、更節(jié)能。”這家高科技公司將在本周在法蘭克福舉行的3D打印展覽會(huì)Formnext上展示這個(gè)粒子加速器部件。

△3D打印的純銅射頻四極加速器（RFQ）

這個(gè)部件簡稱射頻四極加速器（Radio Frequency Quadrupole），是大型加速器設(shè)備中最復(fù)雜的部件之一。RFQ為粒子束提供能量，使其不斷接近光速?！澳壳叭澜缬谐^3萬臺(tái)加速器，其中大部分用于醫(yī)療和工業(yè)?！盜.FAST的項(xiàng)目協(xié)調(diào)員、歐洲核子研究組織（CERN）的Maurizio Vretenar提到，“增材制造可以優(yōu)化和縮短加速器的制造過程，降低制造成本，在減小加速器占地面積的同時(shí)，大幅提高其性能。”

TruPrint 5000 綠光版讓銅加工更高效穩(wěn)定
此前，歐洲核子研究組織（CERN）乃至整個(gè)工業(yè)界制造的RFQ都是采用傳動(dòng)機(jī)加工的方式 —— 許多單獨(dú)的生產(chǎn)步驟，如銑削和釬焊等，時(shí)間和成本投入巨大。增材制造的出現(xiàn)，節(jié)省了許多中間步驟。例如，通快3D打印設(shè)備在打印RFQ時(shí)能圍繞空隙進(jìn)行建造，如冷卻通道。

通快中國增材制造技術(shù)兼業(yè)務(wù)拓展負(fù)責(zé)人李忠輪先生表示，“銅在室溫下對近紅外光的吸收率僅為5%，這意味著加工窗口十分的窄，很難找到完美的參數(shù)，加工效率也很低，部件無論是力學(xué)性能還是導(dǎo)電率都受到很大的限制。另外，95%的能量反射對于設(shè)備本身的傷害也是巨大的。而銅對綠色波長的激光吸收率很高，接近40%，是近紅外激光的8倍。好的吸收率意味著比較寬的加工窗口，部件力學(xué)性能和電導(dǎo)率都能大大提升。同時(shí)反射率的減少可以使得加工過程更加穩(wěn)定和高效。”

△銅對綠光的吸收率是近紅外激光的8倍

關(guān)于通快

通快集團(tuán)（TRUMPF）成立于1923年，作為德國政府顧問單位參與發(fā)起了德國工業(yè)4.0 戰(zhàn)略，是德國工業(yè) 4.0 首批創(chuàng)立成員。通快長期致力于激光和機(jī)床領(lǐng)域，還是全球唯一一家能夠供應(yīng)極紫外（EUV）光刻機(jī)光源的廠商。

上世紀(jì)80年代，通快在中國安裝了第一臺(tái)機(jī)床設(shè)備。2000年，通快在江蘇太倉成立了全資子公司。目前業(yè)務(wù)涵蓋汽車、電池、消費(fèi)電子、醫(yī)療器械、航空航天等高端智能制造業(yè)。

2021/22 財(cái)年，通快在全球范圍內(nèi)擁有大約16,500名員工，年銷售額達(dá) 42 億歐元。集團(tuán)擁有80 多家子公司，其業(yè)務(wù)幾乎遍及歐洲、北美、南美和亞洲所有國家。同時(shí)，通快在德國、中國、法國、英國、意大利、奧地利、瑞士、波蘭、捷克、美國和墨西哥都設(shè)有生產(chǎn)基地。