2021年2月27日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機制造商Digital metal宣布推出一種新的純銅粉末DM Cu，用于粘合劑噴射3D打印技術(shù)。
DM P2500 3D打印機的用戶現(xiàn)在可以在車間里3D打印99.9%的純銅組件。這種材料以優(yōu)異的導(dǎo)熱性而聞名，成為熱交換器、管道、發(fā)動機和電子產(chǎn)品的散熱器等傳熱部件的選擇。
由于具有延展性和導(dǎo)電性，純銅還被廣泛用于生產(chǎn)電線等電氣連接件。此外，銅還具有抗菌特性，這為醫(yī)療設(shè)備的3D打印開辟了新的途徑，盡管這是個不太常見的應(yīng)用。
Digital metal的首席執(zhí)行官Christian L?nne表示："使用Digital metal的粘合劑噴射技術(shù)用純銅打印是有史以來最令人期待的材料發(fā)布之一，而且在粘合劑噴射中是全新的。銅一直在我們客戶的愿望清單上占據(jù)著很高的位置，而隨著電子移動性和導(dǎo)熱性等快速增長領(lǐng)域?qū)︺~的應(yīng)用需求的飆升，銅的應(yīng)用時機非常完美。"
△DM P2500 3D打印機，圖片來自Digital metal。相關(guān)設(shè)備已經(jīng)被全球3D打印產(chǎn)品庫https://product.nanjixiong.com/收錄
喇叭天線和散熱器
Digital metal已經(jīng)通過內(nèi)部的一些測試應(yīng)用對新型DM Cu粉末進行了實驗。首先，公司3D打印了一個喇叭波導(dǎo)天線，用于引導(dǎo)無線電波的波束。
像喇叭天線這樣的部件，如果使用傳統(tǒng)技術(shù)制造，通常成本相當高，而且可能只在專門的研究或航空航天項目中需要小批量制造。因此，每個零件的成本可能會急劇上升--Digital metal可以通過3D打印技術(shù)解決這個問題。在這里使用粘結(jié)劑噴射也有利于減輕重量，因為公司的工程師能夠選擇輕質(zhì)薄壁結(jié)構(gòu)，并采用肋骨來增加必要的剛度。
△Digital metal公司3D打印的純銅喇叭天線，圖片來自Digital metal
公司還3D打印了一個具有陀螺幾何形狀的Triply Periodic Minimal Surface (TPMS)散熱器（一個類似nTopology的散熱器）。與板式和針式散熱片設(shè)計相比，陀螺形散熱片在傳熱率和剛性方面都有提高，而且只能通過3D打印制造。在Digital metal的散熱器中，對TPMS結(jié)構(gòu)進行了修改，底部為厚壁，頂部為薄壁，鼓勵更強的對流。
L?nne補充說："我們在內(nèi)部開發(fā)該工藝已經(jīng)有一段時間了，我們現(xiàn)在非常高興能夠為Digital metal粘合劑噴射提供高質(zhì)量的銅工藝。"
△Digital metal使用純銅粉3D打印的優(yōu)化散熱片，圖片來自Digital metal
Digital metal的材料組合
DM Cu的加入進一步加強了Digital metal廣泛的粉末產(chǎn)品組合，這可歸功于母公司H?gan?s AB，它是金屬粉末的領(lǐng)先制造商。
最近，該公司推出了其專有的DM D2工具鋼合金，這是一種高碳、高鉻鋼，可進行完全熱處理，具有優(yōu)異的硬度和抗壓強度。材料同時具有耐磨性和韌性，是制造工具應(yīng)用的最佳選擇。
通快綠光SLM 技術(shù)3D打印銅
之前，南極熊報道過通快使用綠光版的SLM金屬3D打印機成功打印出銅的部件。
由于銅的導(dǎo)熱性和反射率非常高，這使得銅金屬特備是純銅難以通過常規(guī)3D打印有效成型，銅在室溫下對近紅外光的吸收率僅為5%，這意味著加工窗口十分的窄，很難找到完美的參數(shù)，加工效率也非常慢，制件無論是力學(xué)性能還是導(dǎo)電率都受到很大的限制。另外，95%的能量反射對于設(shè)備本身的傷害也是巨大的，銅對綠色激光的吸收率很高，接近40%，足足是近紅外激光的8倍，好的吸收率意味著比較寬的加工窗口，制件力學(xué)性能和電導(dǎo)率都大大提升，反射率的減少可以使得加工過程更加穩(wěn)定而且高效。
△通快李忠輪經(jīng)理
其實，對于銅3D打印來說，還有很多民用行業(yè)的應(yīng)用，剛好可以發(fā)揮銅的特性和3D打印的靈活性 。
熱交換器
一體式3D打印熱交換器通過優(yōu)化設(shè)計，不再需要裝配和焊接，而是一體化加工。3D打印的熱交換器比其他方式制造的熱交換器更輕更高效。
電感應(yīng)器
一般來說，電感應(yīng)器中的電感線圈，需要經(jīng)過若干機械制造工序，線圈通過手動彎曲和焊接達到想要的形狀，這非常考驗工人的手工和經(jīng)驗，每個焊點都會改變電流，并導(dǎo)致性能顯著下降。此外，電感線圈的性能還受幾何形狀的限制，傳統(tǒng)制造工藝通常只能實現(xiàn)相對簡單的形狀，而3D打印可以讓電感線圈更緊湊、更復(fù)雜，從而實現(xiàn)更高的效率。3D打印電感應(yīng)器的使用壽命，與傳統(tǒng)制造相比得到了顯著提升，能夠減少電感應(yīng)器的更換頻率，節(jié)省成本。
以賀利氏公司生產(chǎn)的鉻鎬銅粉末為例，使用通快TruPrint 1000綠光版加工之后的幾個關(guān)鍵力學(xué)性能。其中，相對致密度可以達到99.5%以上，樣件經(jīng)過熱處理后，90度方向的拉伸強度可以達到470兆帕，延展率達到26%，室溫環(huán)境下電導(dǎo)率為81%。
然而，通過常規(guī)紅外激光所加工出來的鉻鎬銅工件，拉伸強度為380兆帕，延展率為15%，導(dǎo)電率為75%。
這是奧地利m4p公司生產(chǎn)的T1級純銅，使用TruPrint 1000綠光版打印完以后的幾個性能指標，其中電導(dǎo)率可以達到100%的國際退火銅標準，致密度達到99.5%以上，從打印參數(shù)可以看出，485瓦的激光功率，可以對應(yīng)到600mm/s的振鏡掃描速度，體現(xiàn)出非常高的加工效率。
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