纯铜因其高反射率和高导热性，一直是激光3D打印（LPBF）领域的难题。最新研究通过系统对比1kW绿光与红外激光，为这一难题提供了明确解决方案，并揭示了绿光在工艺效率上的显著优势，为高致密度纯铜构件的规模化生产铺平了道路。
智能速览
红外与绿光激光均能制备致密度超99.5%的纯铜件。
绿光所需激光功率约为红外的一半，工艺窗口更宽。
绿光在150μm层厚下可实现高达64cm³/h的打印效率。
打印态纯铜组织呈柱状晶，具有<110>择优织构。
LPBF制备的纯铜电导率最高可达96%IACS。
精华内容
两种激光，两种波长，一场为纯铜3D打印最优解展开的较量。这不仅是技术的碰撞，更是未来高效制造铜构件的关键选择，实验结果将揭示真正的黄金搭档。
打印难题的根源
纯铜在3D打印中极难成形，核心原因在于其对红外激光（1080nm）的极高反射率（约95%）和高导热系数（390 W・m⁻¹・K⁻¹）。这导致激光能量难以被材料有效吸收，能量耦合效率极低，使得粉末无法充分熔合，难以形成高致密度的金属构件。
双激光系统比拼
研究在同一设备中集成两台1kW连续波激光器进行正面对比：红外（1080nm）高斯光束与绿光（515nm）平顶光束。实验系统考察了单道熔道稳定性、三维试样致密度、显微组织及电学性能，确保了结果的可比性与科学性。通过精确控制激光功率、扫描速度和层厚等关键参数，全面评估了两种波长的成形能力。
致密度与效率对决
结果显示，两种激光都能实现超过99.5%的高致密度，但绿光优势显著。其稳定成形的功率阈值仅为红外的二分之一，例如在0.6m/s速度下，绿光只需500W，而红外需1000W。更重要的是，绿光在150μm厚粉层下，以1000W功率打印时，成形效率可达64cm³/h，远超红外的21cm³/h，展现出巨大的工业化潜力。
微观结构特征
无论采用何种波长，高致密度铜件的微观组织均以沿构建方向生长的粗大柱状晶为主，并呈现出强烈的<110>织构。这种独特的织构与LPBF深小孔熔池模式有关，熔池凝固前沿与构建方向呈约45°角。X射线衍射分析测得打印态铜的位错密度高达10¹⁵ m⁻²，这是其强度高于传统铸锻铜的原因之一。
电学性能表现
电学性能是纯铜应用的关键指标。测试表明，LPBF制备的纯铜成形态电导率最高可达96%IACS（国际退火铜标准）。热处理对电导率的提升有限，这归因于极高的位错密度在热处理后依然保持稳定。孔隙率是影响电导率的主要因素，随着孔隙率从0.5%增加到15%，电导率呈现近似线性下降趋势。
这项研究为纯铜的激光3D打印提供了决定性的技术参考，证实了1kW绿光与红外激光均能胜任高精度制造，且绿光在效率和工艺宽容度上更胜一筹。这为热交换器、电连接器等关键领域复杂铜构件的低成本、批量化生产扫清了障碍，未来值得进一步关注其力学性能与大规模应用的结合。
