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FORMNEXT直击 | 绿光3D打印粒子加速器核心部件
时间：2022-11-21
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近日，机床和激光技术方案提供商德国通快集团(TRUMPF)作为欧盟I.FAST项目的重要成员，以增材制造的方式制造了未来粒子加速器的一个核心部件。它的特别之处在于：首次实现了对这一关键铜部件的整体打印。通快增材制造专家Michael Thielmann表示，“这证明了我们的设备可以高精度打印高达400毫米的大型铜部件。而且3D打印让高精密零部件的生产制造更快、更便宜、更节能。”这家高科技公司将在本周在法兰克福举行的3D打印展览会Formnext上展示这个粒子加速器部件。
3D打印的纯铜射频四极加速器（RFQ）
该部件简称射频四极加速器(Radio Frequency Quadrupole)，是任何大型加速器设备中最复杂的部件之一。RFQ为粒子束提供能量，使其不断接近光速。“目前全世界有超过3万台加速器，其中大部分用于医疗和工业。”I.FAST的项目协调员、欧洲核子研究组织(CERN)的Maurizio Vretenar提到，“增材制造可以优化和缩短加速器的制造过程，降低制造成本，在减小加速器占地面积的同时，大幅提高其性能。”
TruPrint 5000 绿光版让铜加工更高效稳定
此前，欧洲核子研究组织(CERN)乃至整个工业界制造的RFQ都是采用传动机加工的方式 —— 许多单独的生产步骤，如铣削和钎焊等，时间和成本投入巨大。增材制造的出现，节省了许多中间步骤。例如，通快3D打印设备在打印RFQ时能围绕空隙进行建造，如冷却通道。
铜对绿光的吸收率是近红外激光的8倍
通快中国增材制造技术兼业务拓展负责人李忠轮先生表示，“铜在室温下对近红外光的吸收率仅为5%，这意味着加工窗口十分的窄，很难找到完美的参数，加工效率也很低，部件无论是力学性能还是导电率都受到很大的限制。另外，95%的能量反射对于设备本身的伤害也是巨大的。而铜对绿色波长的激光吸收率很高，接近40%，是近红外激光的8倍。好的吸收率意味着比较宽的加工窗口，部件力学性能和电导率都能大大提升。同时反射率的减少可以使得加工过程更加稳定和高效。