Selective laser melting (SLM) of pure copper using 515-nm green laser: from single track analysis to mechanical and electrical characterization - Archive ouverte HAL
Article Dans Une Revue International Journal of Advanced Manufacturing Technology Année : 2023

Selective laser melting (SLM) of pure copper using 515-nm green laser: from single track analysis to mechanical and electrical characterization

Fusión láser selectiva (SLM) de cobre puro utilizando un láser verde de 515 nm: a partir del análisis de perlas desde la soldadura hasta la caracterización mecánica y eléctrica

Fusion laser sélective (SLM) du cuivre pur à l'aide d'un laser vert de 515 nm : de l'analyse de cordons à la caractérisation mécanique et électrique

Fusão seletiva a laser (SLM) de cobre puro usando um laser verde de 515 nm: a partir da análise do cordão à caracterização mecânica e elétrica

Aymeric Domine
Corentin Penaud
  • Fonction : Auteur
Lucas Dembinski

Résumé

Laser powder bed fusion allows to manufacture new components with optimized geometry and lightweight materials. Many common materials are now available for this process like steel, aluminum, and titanium. Copper is more difficult to produce due to its low absorptivity at 1064-nm wavelength and high thermal conductivity. Recent evolutions in laser technology allowed to build a selective laser melting machine using 515-nm green laser. This wavelength is better absorbed by copper for manufacturing. The absorptivity spectrum shows an absorptivity nearly nine times higher for the green laser by pure copper compared to infrared laser. This paper will focus on the manufacturing of pure copper parts from single-track analysis to electrical and mechanical characterization of the material. Porosity level and roughness will also be studied. Based on these observations, green laser could permit to avoid oxidation or other powder treatments. This new laser technology opens a new way to produce materials with high thermal conductivity.
La fusión por láser de lecho de polvo permite fabricar nuevos componentes con geometría optimizada y materiales ligeros. Actualmente se encuentran disponibles muchos materiales comunes para este proceso, como el acero, el aluminio y el titanio. El cobre es más difícil de producir debido a su baja capacidad de absorción en la longitud de onda de 1064 nm y su alta conductividad térmica. Los avances recientes en la tecnología láser han hecho posible construir una máquina de fusión por láser selectiva utilizando un láser verde de 515 nm. Esta longitud de onda la absorbe mejor el cobre para la fabricación. El espectro de absortividad muestra una absortividad casi nueve veces mayor para el láser verde de cobre puro en comparación con el láser infrarrojo. Este artículo se centrará en la fabricación de piezas de cobre puro, desde el análisis de vía única hasta la caracterización eléctrica y mecánica del material. También se estudiará el nivel de porosidad y rugosidad. Según estas observaciones, el láser verde podría ayudar a evitar la oxidación u otros tratamientos con polvo. Esta nueva tecnología láser abre una nueva forma de producir materiales con alta conductividad térmica.
La fusion laser sur lit de poudre permet de fabriquer de nouveaux composants avec une géométrie optimisée et des matériaux légers. De nombreux matériaux courants sont désormais disponibles pour ce processus, comme l'acier, l'aluminium et le titane. Le cuivre est plus difficile à produire en raison de sa faible capacité d’absorption à une longueur d’onde de 1 064 nm et de sa conductivité thermique élevée. Les évolutions récentes de la technologie laser ont permis de construire une machine de fusion laser sélective utilisant un laser vert de 515 nm. Cette longueur d'onde est mieux absorbée par le cuivre pour la fabrication. Le spectre d'absorptivité montre une absorptivité près de neuf fois supérieure pour le laser vert au cuivre pur par rapport au laser infrarouge. Cet article se concentrera sur la fabrication de pièces en cuivre pur, depuis l'analyse mono-piste jusqu'à la caractérisation électrique et mécanique du matériau. Le niveau de porosité et la rugosité seront également étudiés. Fort de ces observations, le laser vert pourrait permettre d'éviter l'oxydation ou d'autres traitements des poudres. Cette nouvelle technologie laser ouvre une nouvelle voie pour produire des matériaux à haute conductivité thermique.
A fusão do leito de pó a laser possibilita a fabricação de novos componentes com geometria otimizada e materiais leves. Muitos materiais comuns estão agora disponíveis para este processo, como aço, alumínio e titânio. O cobre é mais difícil de produzir devido à sua baixa capacidade de absorção no comprimento de onda de 1064 nm e à sua alta condutividade térmica. Desenvolvimentos recentes na tecnologia laser tornaram possível construir uma máquina seletiva de fusão a laser usando um laser verde de 515 nm. Este comprimento de onda é melhor absorvido pelo cobre para fabricação. O espectro de absortividade mostra uma absortividade quase nove vezes maior para o laser verde de cobre puro em comparação com o laser infravermelho. Este artigo focará na fabricação de peças de cobre puro, desde a análise single-track até a caracterização elétrica e mecânica do material. O nível de porosidade e rugosidade também será estudado. Com base nessas observações, o laser verde poderia ajudar a evitar a oxidação ou outros tratamentos com pó. Esta nova tecnologia laser abre uma nova maneira de produzir materiais com alta condutividade térmica.
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Dates et versions

hal-04320514 , version 1 (04-12-2023)

Identifiants

Citer

Aymeric Domine, Christophe Verdy, Corentin Penaud, Ludovic Vitu, Nouredine Fenineche, et al.. Selective laser melting (SLM) of pure copper using 515-nm green laser: from single track analysis to mechanical and electrical characterization. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2023, ⟨10.1007/s00170-023-12338-5⟩. ⟨hal-04320514⟩
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