Miedź jest niezwykle interesującym materiałem ze względu na jej właściwości przewodności i dużą plastyczność.
Te same właściwości utrudniały jej sukces jako wykonalnej opcji do drukowania 3D. Jednak to się zmieniło.
Najpopularniejszą techniką drukowania 3D miedzi jest Powder Bed Fusion. Wykorzystuje wiązki elektroniczne do topienia proszków materiału i „sklejania” materiału. Gdy temperatura spada, materiał konsoliduje się.
Najpopularniejsze procesy stapiania proszkowego to selektywne spiekanie laserowe (SLS) dla tworzyw sztucznych i selektywne topienie laserowe (SLM) dla metali.
Pomimo tego, że SLM jest doskonałym procesem drukowania dla wielu metali, w przypadku drukowania 3D z miedzią pojawiło się szczególne wyzwanie.
Właściwości przewodności materiału powodują, że ciepło wiązek elektronów jest odbijane, a nie pochłaniane.
Innym powracającym problemem był fakt, że drukowana część pękała, gdy temperatura spadała zbyt szybko i / lub zbyt nisko.
W kierunku rozwiązania: zielony laser i wstępne podgrzewanie
W zeszłym roku naukowcy z Instytutu Fraunhofera w Niemczech przeciwstawili się istniejącemu statusowi i opracowali technikę, która umożliwiła drukowanie 3D wysokiej jakości części miedzianych.
Ich rozwiązanie polegało na przełączeniu lasera podczerwonego z maszyny SLM na laser zielony. Brzmi prosto, prawda?
Jest to trochę bardziej złożone. Szybkie wyszukiwanie w Wikipedii uczy nas, że laser to skrót od„ Wzmocnienie światła przez stymulowaną emisję promieniowania ”. Krótko mówiąc, lasery to źródła światła charakteryzujące się długością fali w próżni. Każdy typ lasera emituje skoncentrowaną wiązkę, która jest wzmacniana za pomocą stymulowanego promieniowania.
Światło z tego zielonego lasera do drukarek SLM opracowanego przez niemiecki instytut jest lepiej absorbowane przez miedź, co ułatwia topienie materiału.
Ale problem pęknięć spowodowanych spadkami temperatury był nadal obecny. Rozwiązaniem było wstępne podgrzanie materiału przed rozpoczęciem procesu drukowania, co jest wystarczające, aby uniknąć ogromnego spadku temperatury.
Ta technika jest pierwszą realną alternatywą dla druku 3D na miedzi, stanowiąc fantastyczną okazję dla producentów.
Producent maszyn TRUMPF zastosował te technologie w swojej nowej maszynie, TruPrint 5000.
Maszyna wykorzystuje zielony laser TruPrint Laser Metal Fusion (LMF) i podgrzewa materiał do temperatury 500 ° C.
TruPrint 5000 został zaprezentowany na Formnext, targach druku 3D we Frankfurcie w listopadzie 2018 roku.
Maszyna drukuje również innymi metalami szlachetnymi – nie tylko miedzią.
Warstwa miedzi w proszku jest wystawiona na działanie zielonego lasera podczas procesu drukowania SLM 3D. Źródło: Fraunhofer ILT
Proszek miedziany
Jeśli wyzwania związane z drukowaniem miedzią zostaną rzeczywiście przezwyciężone, miedź ma potencjał do szerokiego zastosowania w produkcji przyrostowej.
Jak podkreślono: miedź ma interesujące właściwości termiczne i wraz z zaletami AM, w szczególności swobodą projektowania, sprawia, że proces wytwarzania przyrostowego jest korzystny w wielu zastosowaniach termicznych.
Aby przewidzieć zapotrzebowanie na miedź w AM, różne firmy opracowują specjalne proszki miedzi i stopów miedzi na rynek druku 3D.
Ciekawi Cię koszt drukowania części miedzią?
Aplikacje
Miedź to miękki, kowalny i ciągliwy metal. Miedź jest rodzimym metalem o pomarańczowo-czerwonym kolorze. Posiada bardzo wysoką przewodność cieplną i elektryczną.
Zastosowania miedzi to:
- okablowanie elektryczne (miedź jest przewodnikiem ciepła i elektryczności,
- materiał budowlany na pokrycia dachowe, instalacje hydrauliczne, elementy dekoracyjne i rzeźby (np. Statua Wolności jest wykonana z miedzi). Miedź utlenia się i przybiera jasnozielony kolor.
- składnik różnych stopów metali, takich jak brąz (stop miedzi z cyną) i mosiądz (stop miedzi z cynkiem) oraz srebro (stop miedzi i srebra)
- maszyny i silniki
- zastosowania morskie: miedź jest biostatyczna, bakterie ani inne żywe formy nie będą na niej rosnąć. Był używany w żegludze, aby zapobiec wzrostowi na kadłubach.
- zlewozmywaki, baterie, klamki, poręcze itp. Ponieważ miedź jest biostatyczna, jest stosowana (w różnych stopach) w urządzeniach obsługiwanych przez wiele osób w celu uniknięcia rozprzestrzeniania się bakterii.
Tradycyjnie miedź jest bardzo popularnym materiałem ze względu na jej przewodnictwo cieplne i elektryczne. Ostatnie osiągnięcia otworzyły nowe możliwości w produkcji przyrostowej.