低混合電流驅動發射裝置SLM的GRCop-84結構的解析度和幾何限制：3

江蘇鐳射聯盟導讀：

本文探討了用於低混合電流驅動發射裝置的鐳射粉末床融合增材製造的GRCop-84結構的解析度和幾何限制 。本文為第三部分。

6.1. 表面粗糙度

L-PBF印刷件上最光滑的表面是垂直側壁，但少量部分熔化的粉末顆粒粘附在表面上。這些顆粒融化到表面中，不能透過非研磨性清潔過程（如超聲波清潔的壓縮空氣）去除，並且需要印刷後的大規模精加工步驟來產生光滑的表面。在增材製造過程中，零件是在粉末層中製造的。掃掠機構分佈一層30µm厚的GRCop-84粉末，該粉末透過鐳射從上方垂直掃描以填充圖案熔化，如圖20（A）所示，然後沿零件橫截面的外周長進行掃描。粉末床底部的成型板按層高向下移動，並重復該過程。對於垂直側壁（b），每一層由前一層從下方直接支撐，然而，如（c）至（f）所示，隨著與水平方向的角度（a中的θ）減小，懸挑表面的支撐程度降低，從而形成更粗糙的表面和更多粘附的顆粒。

圖20 相對於建造板的水平表面，懸挑下表面的表面粗糙度以不同角度變化。列印角度(a)相對於構建板的水平表面表示，表面相對於該表面以45°角度成像。表面(b - f)顯示在列印角度90°(b)和45°(f)之間。粗糙度隨著角度接近水平而增加。

測量表面粗糙度時，應將其作為與建造方向相關的角度的函式，例如，0°180°為垂直側壁，90°270°為向上或向下呈現的表面。輪廓儀測量的表面方向和掃描方向如圖21所示。根據（a）（b）中所述的垂直建造方向測量ASTS試塊上的外伸角，0°為垂直側壁，45°為傾斜外伸。透過在兩個方向上掃掠輪廓儀，測量ASTS試塊上的表面粗糙度：沿斜面“V”方向的坡度和垂直於構建方向“H”的水平方向，如（c）所示。在這兩種情況下，輪廓儀頭部都與測量表面垂直。包含鐳射填充圖案的90°定向頂面在多個填充正方形上進行測量。環形試樣（d）上的表面粗糙度用輪廓儀沿圓柱體軸線掃掠測量。在內圈和外圈表面進行測量。由於不存在懸垂，180°-360°角之間的外圈不存在測量資料，或者這些位置的上表面粗糙度處30°-150°角之間的內圈不存在測量資料，這些位置包含粗糙度大於輪廓儀測量能力的支撐圖案。

圖21 圖22極座標圖中所示的表面粗糙度測量位置。ASTS試塊（a）、（b）上的懸挑角與建造方向有關。粗糙度透過輪廓儀掃描方向沿懸挑坡度的垂直方向“V”和垂直於建造方向（c）的水平方向“H”進行測量。環樣品（d）的粗糙度測量在內環和外環上進行，輪廓儀掃描方向沿環上的軸。

表面粗糙度從Ra開始增加=∼垂直側壁上6μm，方向為0°至Ra=∼如圖22（a）、（b）所示，環形樣品的頂部艙口為10μm。使用塗布機刀片從圖21（d）的左右軸掃掠列印環形樣品，但未記錄刀片掃掠方向。圖22（a）、（b）中測量的表面粗糙度不對稱表明，相對於塗布機刀片掃掠方向，零件方向對凹面（如內圈（b））的影響大於凸面（如外圈（a））。ASTS試塊（c）、（d）和環形試樣（a）、（b）等平面之間的粗糙度差異表明，即使在相同角度下，表面曲率也會影響粗糙度。ASTS試塊平角表面的表面粗糙度與“V”（c）和“H”（d）方向之間的測量方向無關，表明粗糙度近似各向同性。頂部圖案填充（e）粗糙度Ra=11μm。圖23中繪製了均方根表面粗糙度Rq，以便與預測的射頻損耗進行更好的比較。

圖22 環形試樣（a、b）和ASTS試塊（c–e）的算術平均表面粗糙度（Ra）與垂直構建方向的表面角度。

圖23 環形樣品（a、b）和ASTS試塊（c-e）的RMS表面粗糙度（Rq）與垂直構建方向的表面角度。

表面粗糙度隨著垂直側壁表面角度的增加或減少而增加。在懸垂表面上，由於L-PBF過程中缺乏底層支撐，部分熔融顆粒粘附在表面，粗糙度增加。高達45°的懸挑可在無支架的情況下列印，同時保持良好的幾何結構。移除支架會留下粗糙的下表面，需要進行後處理移除。由於移除後難以去除表面粗糙度，RF結構內部不接受支架。在傾斜表面上，粗糙度是由鐳射掃描圖案填充在頂面上的投影增加引起的。填充圖案可透過化學或化學機械拋光技術移除。由於不同的印刷技術、機器和設定，不同供應商的表面粗糙度可能不同。

6.2. 板塊運動引起的波浪

由於線性導軌和執行器的有限精度，製造板位置的變化導致在L-PBF製造零件的表面紋理上施加正弦運動誘發的波紋。在零件表面上可以目視觀察到峰值之間間隔為5 mm的波紋度，從而進一步測量波紋度輪廓。使用圖24所示的大型輪廓儀測量L-PBF印刷零件的表面波紋度，其中3軸路由器配備數字指示計以測量表面輪廓。1毫米的尖端半徑過濾掉表面紋理粗糙度分量；由於被測表面設計為平坦，因此未使用上波長剖面濾波器；與平面的任何偏差都是不必要的。為了簡單起見，選擇了尖端半徑和無上波長剖面濾波器的選擇。雖然其他波長的波紋可能出現在零件表面上，低於該設定可觀察到的波長，但5mm週期是導致偏離平面的主要波長，除非存在熱應力引起的翹曲。在裝有公制執行機構的調幅機上，以整數mm為單位出現的正弦週期性意味著該波紋分量是由印刷過程中收縮的模板運動引起的。靠近版材的低振幅向印刷品頂部增加意味著版材的角度偏差。

圖24 大型輪廓儀，用於測量L-PBF印刷件的波紋度和翹曲度。

使用輪廓儀測量尺寸為272.4 mm×75.9 mm×36.8 mm的GRCop-84實心塊，如圖25（A）所示，顯示重複波紋度為∼40μm峰間振幅，5 mm週期（b）。選擇一個36.8 mm厚的試塊來量化運動引起的波紋度，因為該厚度提供了改進的剛度，以最小化熱應力引起的翹曲。這種波紋在試塊表面可見，這是由於在印刷過程中降低版材時，版材的機械偏差造成的。在暫停列印以重新填充粉末料斗的位置，表面輪廓的突然傾斜很明顯，從而在塊表面形成編織線，如圖26所示。塊表面上的波紋振幅在遠離構建板時增加，這意味著構建板的角度擺動或粉末質量增加對構建板位置精度的影響。這種影響雖然可以測量，但由於振幅較小，預計不會顯著影響機械建造質量。這種波紋度預計不會改變在4.6 GHz下工作的射頻系統的射頻特性。

圖25 L-PBF印刷件表面波紋較小。厚度為36.8 mm（A）的GRCop-84試塊的波紋度隨著與構建板的距離的增加而增加（繪製為波紋度振幅與試塊頂部的距離）（b）。波紋振幅為∼塊頂部附近40μm峰間，峰間有5 mm的週期。

圖26 溼噴GRCop-84零件上的放大針織線是由於粉末料斗重新填充導致印刷暫停造成的。

6.3. 薄壁應力引起的翹曲

下部混合發射器的結構需要薄側壁，因為隨著隔板厚度的增加，波導陣列的方向性降低，但是由於內應力，側壁必須足夠厚以防止翹曲。在L-PBF工藝中，側壁的厚度必須在這兩個約束之間平衡。L-PBF零件中的熱致內應力是由L-PBF過程中的快速熔化和冷卻引起的。大量內應力與薄壁結合可能導致應力引起的翹曲，從而形成表面的波紋輪廓。翹曲的大小和空間波長決定了部件的形狀，而不僅僅是表面紋理。在0.5 mm厚的移相器壁上，翹曲足夠大，導致元件無法使用。

在增材製造過程中，L-PBF生產結構中產生的內應力會導致薄元件（如多結髮射器中的隔板或矩形波導管壁）翹曲。圖27（a）所示的矩形波導移相器的0.5 mm厚寬壁上明視訊記憶體在翹曲，但是透過將寬壁厚度增加到1 mm（未顯示）或1.5 mm（b）可消除翹曲。在0.5mm厚的寬壁移相器中，在移相器寬壁（a）的中心有一個週期為50mm的2mm峰間振幅正弦翹曲圖案。多結髮射器需要0.5 mm厚的寬壁移相器，因為隔板厚度的增加會降低發射器的方向性[43]、[44]、[45]。具有1.5 mm厚寬壁（b）的移相器的附加製造提供了足夠的結構剛度以防止翹曲，同時提供了足夠的壁厚以允許後續的線切割工藝在列印後加工中將壁厚減少到0.5 mm。這個∼在1.5 mm厚的寬壁移相器上，由於構建板偏差而產生的40μm峰間振幅波動是明顯的，相當於在圖25所示的實心塊上觀察到的波動。

圖27 如果壁厚不足以提供結構穩定性，L-PBF印刷零件會出現翹曲。具有0.5 mm厚寬壁的GRCop-84波導移相器在寬壁中心顯示正弦翹曲圖案，具有2 mm峰間振幅和∼50毫米週期（a），而1.5毫米厚的寬壁移相器顯示無翹曲（b）。右側顯示了（b）中由橢圓虛線指示的1.5 mm厚壁的放大運動誘發波紋。

圖27（b）所示的1.5 mm厚寬壁的L-PBF印刷移相器側壁的線切割導致0.5 mm厚寬壁的移相器無翹曲，如圖28（b）所示。如圖28（a）所示，移相器透過短實體模型上的鐳射焊接連線到多結中，驗證新增劑製造的子元件連線到發射器元件中。

圖28 L-PBF列印的短多結實體模型驗證了0.5 mm厚寬壁上邊緣和對接焊縫配置（a）的鐳射焊接連線。印刷有1.5 mm厚寬壁的全長移相器透過線切割切割至0.5 mm壁厚，從而形成薄壁無翹曲（b）。

7.生產規模部件的內應力和開裂

在L-PBF期間，鐳射填充圖案的不均勻冷卻會在額外製造的部件內產生內應力，從而導致翹曲或變形。採用900°C 5h熱處理以降低內應力。在圖29（a）所示的應力消除熱處理之前，對波導部分的寬壁進行線切割，導致GRCop-84的切割片向外彎曲，平行於列印方向（b）。平行於和垂直於列印方向的EDM切割方向的彎曲方向相同。熱處理後的EDM切割減少了彎曲（c），但彎曲方向相反。

圖29 5毫米和11毫米窄壁寬波導版本，具有1毫米（0.040”）、1.5毫米（0.060”）（a）和2毫米（0.080”）（未顯示）寬壁厚度，顯示100毫米列印長度上無翹曲。從壁上切割的材料線切割彎曲意味著熱處理前的內應力（b）。經過熱處理的波導管顯示出切割板材的彎曲減少，但是彎曲方向與波導管（c）相反。

如圖30（a）、（b）所示，固態GRCop-84試塊中尖銳凹角處的內應力集中導致熱處理迴圈期間開裂。在後續印刷品上新增15.8 mm的圓角，以減少應力集中，消除了GRCop-84試塊（c）、（d）在熱處理期間的開裂。在薄壁物體（如圖29中的波導）的尖銳內角處未觀察到裂紋。大型實體物體可能需要圓角或倒角凹角，以防止在熱處理過程中開裂。

圖30 一大塊實心GRCop-84 (A)在熱處理過程中在尖銳凹角(b)處因內應力開裂。在後續的列印(c,d)上新增一個半徑為15.88 mm的圓角，消除了熱處理期間的開裂。

在圖30（c）和31（a）所示的一對c形剖面中列印極向分離器橫截面導致在列印過程中側壁向外彎曲。使用液壓機（b）將熱處理零件彎曲成形，從而恢復規定尺寸（c）。使用表4中給出的CUSIL-ABA計劃在真空爐（d）中進行後續模擬釺焊迴圈，不會導致部件的任何進一步尺寸變化。

圖31 觀察到C形物體從其設計幾何體向外彎曲（a）。透過使用液壓機（b）將側壁變形為具有平行側壁的所需幾何形狀（c），糾正了這種彎曲。隨後採用模擬釺焊迴圈進行的熱處理並未導致GRCop-84部件發生任何進一步變形。

表4 模擬Cusil-ABA釺焊迴圈計劃。

如圖32（a）所示，極向分離器段的整體印刷產生了一條小的編織線（b），其中側壁與45°屋頂（c）連線在一起。這是由於在L-PBF過程中，當側面在（c）中虛線圓圈所示的屋頂頂點處連線時，材料收縮造成的。針織線正上方極向分離器寬度的測量值為8 mm，針織線下方極向分離器寬度為7.69 mm，或∼每側150μm向內彎曲。如圖33所示，可透過增加一個剛性支撐件關閉圖32（c）中所示分離器的開口端來減少該編織線，但是在無法進行內部支撐的中心仍然可以看到一條小編織線。由於內部化學拋光將消除任何銳脊，因此預計這條小線不會影響分離器的射頻特性。

圖32 (A)、(b)表面有明顯的編織線，用黑色箭頭表示。拱形45°屋頂(c，虛線圈)的連線引起的變形導致寬度從織物線以上8毫米減少到織物線以下7.69毫米。

圖33 8x極向分離器的列印導致鉻鎳鐵合金製造板彎曲(∼38 mm厚），因為GRCop-84相對於鉻鎳鐵合金構建表面收縮。板邊緣相對於中心向上彎曲約2 mm∼沿板對角線的長度為260 mm。

GRCop-84的第一層收縮融合到構建板上，導致構建板向上彎曲，具體取決於列印的材料量和幾何形狀。如圖33所示，8x極向分離器的列印導致邊緣相對於38 mm厚Inconel 718構建板的中心向上彎曲2 mm。圖34（a）中標記為1-4的每個孔邊緣的內部深度繪製為直方圖（b）和平均值（c）。最靠近構建板中心的孔徑較深，與板的彎曲一致，但深度增加約150μm，與構建板的2 mm翹曲相比，可忽略不計。由於極向分離器的內部幾何形狀不受印版彎曲的影響，這意味著彎曲主要發生在前幾層的印刷過程中。印版在印刷過程後有殘留的永久性彎曲，需要在重新使用前重新表面處理。

圖34 從分離器孔入口到分離器（a）底板的位置1–4處的深度規定為73.77 mm。8倍極向分離器的實際分佈繪製在直方圖（b）中。每個孔徑處的平均深度（c）用±1σ誤差條繪製。全域性平均值用藍色虛線表示，指定值用紅色虛線表示。

8.移相器和波導的尺寸精度、精密度和批次間再現性

8.1. 移相器

分析圖35所示的L-PBF印刷移相器和圖41所示的波導的尺寸精度和精度，以確定竣工尺寸的變化。移相器型別由窄壁內部尺寸表示；有兩種型別，圖36（1）所示為5mm版本，圖36（2）所示為11mm版本。內部寬壁錐度在每種型別中都有所不同，但僅分析頂部和底部輪廓的尺寸，因為這些位置更有利於測量。從GRCop-84系列印刷的L-PBF中有五個相同規定的構建板，允許分析構建之間批次間的差異。每個構建板包含9個內部窄壁寬度為11 mm的移相器和18個內部窄壁寬度為5 mm的移相器。

圖35 製造內部寬度為5mm和內部寬度為11mm的移相器板（a、b）。

圖36 5毫米內寬（1）和11毫米內寬（2）的移相器。剖面圖所示為拆除一面牆的情況，移相器沿波導長度的垂直方向列印。在測量值和規定值之間比較移相器頂部和底部的尺寸（3）。

使用數字卡尺和千分尺測量尺寸，並將其與傳送給Quadrus Corp.的STEP檔案模型中的規定值進行比較。L-PBF列印後，零件經過900°C 5h熱處理以消除應力，並進行溼噴砂以去除氧化物和粘附的粉末顆粒。

圖36（3）所示的以下尺寸在移相器頂部和底部測量，並在表5和表6中列出：

（a）寬牆邊緣窄牆外徑

（b）寬牆邊緣的窄牆ID

（c）寬牆中心窄牆外徑

（d）寬牆中心的窄牆ID

（e）窄牆中心寬牆外徑

（f）窄牆中心的寬牆ID

（g）中心窄壁厚度

（h）中心寬壁厚度

表5 L-PBF列印的GRCop-84移相器的平均和標準偏差。

表6 移相器尺寸誤差。

11 mm移相器上的尺寸（h）和5 mm移相器上的尺寸（g）用解析度為0.001mm的三豐數字千分尺（編號293-330）測量，所有其他尺寸用解析度為0.01 mm的三豐數字卡尺（編號500-193-30 CD-12“AX）測量，將兩個測量集的SPC資料匯入MATLAB進行統計分析。

與CAD模型中的規定值相比，表5和表6列出了內部窄壁寬度為11 mm的45個移相器和內部窄壁寬度為5 mm的90個移相器的平均尺寸和標準偏差（STD）。表5列出了與實際值相比的規定值，以及以毫米為單位的標準值，而表6列出了以毫米為單位的誤差值和百分比（與規定值的尺寸偏差）的規定值，正誤差用紅色表示，負誤差用藍色表示。對於支撐良好的特徵，如（a，b），誤差在規定值的6-38μm之間變化，對於壁厚（g，h），誤差通常為∼距規定值0.5μm。對於支撐不良的區域，如（c，d），誤差在規定值的4-170μm之間。尺寸分佈的直方圖如圖38和39。誤差通常是高斯性質的，然而，圖38中11mm移相器的分佈更平坦，這可能是因為與圖39中所示的5mm移相器相比，測量的移相器數量較少，其中高斯性質更明顯。

L-PBF過程具有隨機誤差，而不是系統誤差或操作誤差，具有高的批對批重現性。5毫米移相器的壁厚(g)分佈顯示在圖37的控制圖中，對於印在5個順序構建板上的移相器。分佈為高斯分佈，表示過程在隨機控制下。分佈是一致的形狀和平均之間建立板表明高再現性。每個構建板的平均值在規定值的10 μm以內，表明精度高。

圖37 在連續4批5 mm窄壁移相器中，移相器頂部尺寸(g)的直方圖。紅色虛線表示指定的值。批次平均尺寸(g)與±1σ誤差條的控制圖(下)。標準值(Spec)、平均值(mean)、3 σ UCL和LCL值用水平線表示。

圖38 11毫米移相器的尺寸(a) - (h)直方圖，位於列印結構的頂部和底部邊緣。尺寸“h”是在寬牆的中心測量的。紅色虛線表示指定的數值，x軸數值以毫米為單位。

圖39 列印結構的頂部和底部邊緣上5毫米移相器的尺寸(a) - (h)直方圖。紅色虛線表示指定的數值，x軸數值以毫米為單位。

8.2. WR-159波導

HFS LHCD系統的波導線路由GRCop-84列印，以承受DIII-D中的中斷負載。由於構建體積限制，波導分段列印，如圖41（1–3）所示，並進行化學拋光，以實現低射頻損耗和電子束焊接。81個波導段的尺寸在頂部測量，誤差如表7所示，直方圖如圖40所示。尺寸誤差通常在規定值的10μm範圍內，直方圖分佈本質上是高斯分佈。發現波導管壁足夠厚，以確保高尺寸精度和精度。

表7 L-PBF印刷GRCop-84 WR-159波導的尺寸誤差。

圖40 WR-159波導的尺寸直方圖(a,c,e,g,h)。紅色虛線表示指定的數值，x軸數值以毫米為單位。

圖41 L-PBF列印WR-159波導(1,2)。在第(3)中所示位置測量的尺寸。

9.經驗教訓

GRCop-84的L-PBF增材製造結果如下：

最小特徵尺寸

•垂直於建造方向的無支撐孔的上表面將塌陷，並在直徑小於1mm時被堵塞

•無支撐孔內的淨面積在飽和狀態下∼直徑在3 mm和6 mm之間的設計面積的95%

•大於300μm的垂直孔在4.3 mm長的列印長度上保持通暢

•最小可生產垂直翅片厚度為152μm

•最小可生產垂直銷直徑為178μm

•表面粗糙度、波紋度和翹曲

•增加懸挑角會增加表面粗糙度

•無支撐懸挑與垂直方向的夾角應小於45°，以將粗糙度降至最低

•垂直側壁上的粗糙度最小化

•存在鐳射掃描艙口的平頂表面粗糙度最大

•內部支撐附著在懸挑表面上，移除時留下粗糙表面

•當零件的傾斜“屋頂”連線在一起時，觀察到編織線

•當暫停列印以重新填充粉末料斗時，出現40μm高的針織線

•構建板的正弦運動在垂直方向上產生一個週期為5 mm的40μm pk波

•厚度為0.5mm的垂直牆因內應力而翹曲

•厚度為1 mm和1.5 mm的垂直牆未因內應力而翹曲

•應力誘發裂紋和彎曲

•在大型實心塊的熱處理過程中，尖銳的90°凹角引發裂紋

•凹角上的16 mm圓角可防止開裂

•由於內應力，C形零件傾向於向外彎曲（開啟C）

•跨越構建板寬度列印的物件導致構建板邊緣向上彎曲，需要在物件下方列印額外的材料

•精確度

•零件外部尺寸的尺寸精度通常在規定值的40μm範圍內

•壁厚的尺寸精度通常在規定值的10μm範圍內

•零件尺寸的批次間變化通常為10μm

10.結論和建議

GRCop-84的LBPF AM是聚變反應堆RF元件的關鍵使能技術。與OFC和CuCrZr合金相比，其優越的強度、高溫相容性、適用於L-PBF工藝以及更光滑的表面允許製造複雜的高強度RF結構。AM技術使得射頻結構的開發成為可能，否則用常規機械加工是不可能或不切實際的。與CuCrZr相比，GRCop-84具有更高的抗拉強度，並且與OFC不同，GRCop-84能夠承受高溫烘烤而無需退火。L-PBF技術的當前狀態允許製造HFS RF發射器段。

L-PBF工藝的解析度透過一組解析度測試品進行評估，測試品採用30μm層高和100μm艙口間距。垂直於構建方向列印的無支撐孔將其設計開放面積的很大一部分保留到∼直徑為2毫米。較小的直徑因上表面塌陷而堵塞。平行於構建方向的孔的最小直徑受到粉末堵塞的限制。平行於構建方向列印的孔不會被直徑小於300μm的未列印粉末遮擋。翅片和隔片可列印至150μm厚。對於長翅片和隔片，如果嘗試列印延伸高度，內部應力將導致翹曲。薄壁和隔片受到內應力的限制；把間隔印得太薄會導致牆壁翹曲。

由於L-PBF印表機的有限精度，在列印過程中，當印版縮回時，會產生輕微的抖動。這會在印刷零件的外表面上產生40μm pk-pk波紋，週期為5 mm。該數量的波紋度不會影響4.6 GHz下的工作，但可能會成為毫米波應用中的一個問題。在列印過程中，當重新填充印表機粉末料斗時，零件表面上明顯出現約40μm高的編織線。這可能是由於延遲期間的熱膨脹造成的。印刷表面上的文字、符號和劃線標記可以準確複製，從而可以標記部件以進行部件識別和跟蹤。將2.5 mm高的粗體文字壓入表面0.5 mm，可產生適當的可讀性。

設計GRCop-84 L-PBF部件時，必須考慮內應力的影響。內部材料應力導致材料EDM切割零件彎曲，剩餘側壁輕微彎曲。由於內應力，0.5 mm厚的側壁上出現了高達2 mm pk振幅的大規模翹曲，而在1 mm或1.5 mm厚的側壁上未觀察到翹曲。無側壁翹曲的最小可列印厚度在0.5 mm和1 mm之間。在900°C熱處理過程中，由於應力集中，內部應力導致大砌塊在尖銳凹角處開裂。用圓角替換銳角，消除裂紋。製造板中使用的GRCop-84和Inconel之間的熱膨脹係數差異可能導致製造板彎曲。

可拆卸支架允許將懸挑列印到指定的幾何形狀；然而，拆除支架需要物理接觸，並留下不適合RF使用的粗糙上表面，需要打磨才能拆除。透過利用與側壁垂直的45°角來支撐結構或波導的上表面，可以消除內表面上的支撐。以這種方式，可以實現複雜射頻元件（例如極向分離器元件）的單片列印。

平行於構建方向的表面上的表面粗糙度最小化，並且隨著表面角度接近垂直於構建方向，頂部和底部表面上的表面粗糙度都會增加。垂直側壁在Ra=5μm時具有最光滑的表面。該粗糙度可能隨精確零件幾何形狀而略有變化。具有鐳射圖案填充圖案的上表面粗糙度可能達到Ra=10–12μm。印刷的L-PBF GRCop-84比常規銑削零件的表面粗糙度更高，銑削光潔度的典型範圍為Ra=0.4–6.4μm。

L-PBF印刷精度高，重現性好。部分到部分的變化本質上是高斯的，這意味著誤差是隨機的，而不是系統或機器操作員貢獻的結果。列印在後續構建板上的相同零件的批次間變化顯示出可忽略的變化，平均值的漂移最小，通常小於10μm。良好支撐特徵的精度在40μm以內，壁厚在規定值的10μm以內。

未來使用更大的L-PBF印表機將允許整體列印整個LHCD發射器，而無需將發射器部分焊接在一起。或者，列印低場側發射器在當前L-PBF列印技術的範圍內，因為與必須沿中心柱放置的HFS結構長度相比，其結構更緊湊。在未來的高場裝置（如SPARC和ARC）中，更高的環形磁場（允許8–9 GHz範圍內的LHCD）允許更緊湊的發射器結構，允許使用當前技術單片列印多結模組。

來源：Resolution and geometric limitations in laser powder bed fusionadditively manufactured GRCop-84 structures for a lower hybrid current drivelauncher，Fusion Engineering and Design，doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112847

參考文獻：Ellis, D.L. “GRCop-84: a high-temperature copper alloy forhigh-heat-flux applications.” NASA/TM 2005-213566 (2005). https://ntrs.nasa.gov/citations/20050123582.

江蘇鐳射聯盟陳長軍原創作品！