TRUMPF：使用绿色激光器3D打印一体式大型铜组件

2022年11月，南极熊获悉，在即将举行的 Formnext 上，金属 3D 打印机制造商TRUMPF将展示完整的粒子加速器的核心部件，这是一个用3D打印制造的一体式铜部件，此项目是由 CERN 协调的欧盟资助的 I.FAST 项目种的一部分。3D打印技术能够将此复杂的射频四极杆 (RFQ)铜部件制造为一个整体。TRUMPF增材制造专家 Michael Thielmann 说：“此次一体化打印证明了我们研发的机器可以以足够的精度制造大型尺寸的组件，能够打印高度接近400毫米的大型铜组件 ，通过 3D 打印，我们可以实现更快、更经济、更节能的制造。”



该组件是射频四极杆 (RFQ)，它是加速器中最复杂的部件之一。RFQ 为粒子束提供能量，使它们接近光速。“目前全球在使用的粒子加速器超过30,000个，其中大部分用于医疗保健和工业领域。增材制造可以通过改进制造方式和缩短制造时间提高其性能来帮助降低加速器的尺寸和成本。”CERN 的 I.FAST 项目协调员 Maurizio Vretenar 解释道。


△TRUMPF展示欧洲核子研究中心完成的一体化铜RFQ

这不是 CERN 工程师第一次使用AM。他们之前曾采用3D Systems的机器进行薄壁阵列零件的打印。RFQ 是作为欧盟资助和 CERN 协调的 I.FAST（促进加速器科学和技术的创新）项目的一部分而开发的。该战略项目的目的是使欧洲能够发展和加强在粒子加速器方面的领导地位，从而为科学和社会服务。来自先进加速器技术的 I.FAST 工作协调员Toms Torims 指出：“很明显，在未来，我们将越来越多地在加速器领域中使用由增材制造技术生产的组件。”

来自 CERN、米兰理工大学、CNRS-IN2P3、弗劳恩霍夫 IWS 和里加技术大学的 I.FAST 专家团队专门为TRUMPF的 TruPrint 5000 设计了复杂的组件。RFQ 对制造过程的要求非常高。“这就是我们的 TruPrint 5000 绿色版大显身手的地方。此设备采用了绿色激光，可以以高质量和一致的质量打印最精细的铜结构，同时提高生产力，”Thielmann 说。



高效、部分自动化的 TruPrint 5000 3D 打印系统为工业批量生产提供了理想的基础。借助可选功能，包括 500°C 预热和配备三个 500 瓦通快光纤激光器的全场多激光器，您可以完美应对最苛刻的工业应用。该机器可快速可靠地生产由不同金属材料制成的高质量部件，从而满足工具和模具制造的高质量要求，包括通过 3D 打印在预成型坯料上、航空航天和医疗技术。作为一种选择，整个工艺链可以在保护气体气氛中进行：筛分、打印、冷却、除粉。结合外部零件和粉末管理以及通快的监控解决方案，



到目前为止，供应商使用传统方法为 CERN 等科学实验室和整个行业制造 RFQ。许多单独的生产步骤，如铣削和钎焊是必要的，这些过程需要时间和金钱。增材制造消除了许多中间步骤。例如，在打印 RFQ 时，通快系统可以围绕冷却通道等空白空间进行构建。

Thielmann指出：“使用绿色激光器制造铜部件，比采用红外技术的其他系统更快，铜更容易吸收绿色激光束，这使其更容易加工。使用绿色激光器需要更少的能量就能像红外激光一样快，或者可以用相同的能量更快地工作。因此，用户可以使用绿色激光更便宜地增材制造铜组件。“