In 3D bằng đồng

3D printing copper

Theo truyền thống, đồng là một vật liệu rất phổ biến do tính dẫn nhiệt và dẫn điện của nó. Những phát triển gần đây đã giới thiệu những khả năng mới trong sản xuất phụ gia.

Đồng là một vật liệu cực kỳ thú vị vì nó rất dễ uốn và do đặc tính dẫn điện của nó.

Chính những đặc tính này đã cản trở sự thành công của nó để là một lựa chọn khả thi cho in 3D. Tuy nhiên, điều đó đã thay đổi.

Kỹ thuật phổ biến nhất cho đồng in 3D là Powder Bed Fusion. Nó sử dụng chùm tia điện tử để làm tan chảy bột vật liệu và “keo” vật liệu. Khi nhiệt độ giảm xuống, vật liệu cố kết lại với nhau.

Các quy trình phổ biến nhất của Powder Bed Fusion được biết đến là Selective Laser Sintering (SLS) cho nhựa và Selective Laser Melting (SLM) cho kim loại.

Mặc dù SLM là một quy trình in tuyệt vời cho nhiều kim loại, có một thách thức đặc biệt khi nói đến in 3D với đồng.

Đặc tính dẫn điện của vật liệu làm cho nhiệt của các chùm điện tử bị phản xạ thay vì bị hấp thụ.

Một vấn đề khác đang tái diễn là phần được in sẽ bị nứt khi nhiệt độ giảm quá nhanh và / hoặc quá thấp.

Giải pháp: laze xanh lá cây và đun nóng sơ bộ

Năm ngoái, các nhà nghiên cứu từ Viện Fraunhofer ở Đức đã bất chấp hiện trạng và phát triển một kỹ thuật để có thể in 3D các bộ phận bằng đồng chất lượng cao.

Giải pháp của họ bao gồm chuyển đổi tia laser hồng ngoại từ máy SLM sang tia laser xanh xanh lá cây.

Nó phức tạp hơn thế một chút. Wikipedia cho chúng ta biết rằng laser là từ viết tắt của “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Tóm lại, laser là nguồn sáng được đặc trưng bởi bước sóng của chúng trong chân không. Mỗi loại tia laser chiếu một chùm tia tập trung được khuếch đại bằng bức xạ kích thích.

Ánh sáng từ tia laser màu xanh lá cây này cho máy in SLM, do viện nghiên cứu của Đức phát triển, được hấp thụ tốt hơn bởi đồng và tạo điều kiện cho vật liệu nóng chảy.

Nhưng vấn đề nứt vỡ do nhiệt độ giảm mạnh vẫn còn đó. Giải pháp là làm nóng sơ bộ vật liệu trước khi bắt đầu quá trình in để tránh nhiệt độ giảm mạnh.

Kỹ thuật này là giải pháp thay thế đầu tiên cho in 3D với đồng, mang lại cơ hội tuyệt vời cho các nhà sản xuất.

Nhà sản xuất máy TRUMPF đã áp dụng những công nghệ này trong chiếc máy mới của họ, TruPrint 5000.

Chiếc máy dung TruPrint Laser Metal Fusion (LMF), một tia laser xanh lá cây và làm nóng sơ bộ vật liệu đến 500 ° C.

TruPrint 5000 đã được giới thiệu tại hội chợ in 3D Formnext ở Frankfurt vào tháng 11 năm 2018. Chiếc máy cũng in bằng các kim loại quý khác – không chỉ đồng.

green laser
Layer of powdered Copper is exposed to a green laser during the SLM 3D printing process. Source: Fraunhofer ILT

Bột Đồng

Nếu những thách thức đối với việc in bằng đồng được vượt qua, đồng có tiềm năng được áp dụng rộng rãi trong sản xuất phụ gia.

Như đã chỉ ra: đồng có các đặc tính nhiệt thú vị và cùng với những ưu điểm của sản xuất phụ gia, đặc biệt là sự tự do trong thiết kế, quá trình sản xuất phụ gia có lợi cho nhiều ứng dụng nhiệt.

Để dự báo nhu cầu của đồng trong sản xuất phụ gia, các công ty đang phát triển các loại bột đồng và hợp kim đồng đặc biệt cho thị trường in 3D.

Quý khách có tò mò về chi phí in bộ phận của bạn bằng đồng?

Các ứng dụng

Đồng là một kim loại dẻo mềm và dễ uốn. Đồng là một kim loại tư sinh có màu đỏ cam. Nó có tính dẫn nhiệt và dẫn điện rất cao.

Các ứng dụng cho đồng bao gồm:

  • hệ thống dây điện (đồng là chất dẫn nhiệt và điện,
  • vật liệu xây dựng để lợp mái, hệ thống ống nước, các yếu tố trang trí và tác phẩm điêu khắc (ví dụ như Tượng Nữ thần Tự do được làm từ đồng). Đồng bị oxy hóa và trở thành màu xanh lục nhạt.
  • thành phần của các hợp kim kim loại khác nhau, chẳng hạn như đồng (hợp kim đồng-thiếc) và đồng thau (hợp kim đồng-kẽm) và bạc Sterling (hợp kim bạc-đồng)
  • máy móc và động cơ
  • ứng dụng hàng hải: đồng có tính chất sinh học, vi khuẩn hoặc các dạng sống khác sẽ không phát triển. Nó được sử dụng trong vận chuyển hàng hải để ngăn vi khuẩn phát triển trên thân tàu.
  • bồn rửa, vòi nước, tay nắm cửa, tay vịn, v.v … Vì đồng có tính ổn định sinh học nên được sử dụng (trong các hợp kim khác nhau) trong các thiết bị có nhiều người chạm vào, để tránh lây lan vi khuẩn.

 

Kết luận

Tóm lại, in 3D với đồng đang nhanh chóng trở thành hiện thực. Các rào cản kỹ thuật đang được khắc phục và các công ty lớn đang phát triển hợp kim đồng để đón đầu nhu cầu thị trường.

Make the switch to Additive Manufacturing

Find out how your business can benefit from AM. Beamler helps you identifying what parts you should be manufacturing with 3D printing.

About Beamler

We help manufacturers unlock the full potential of industrial 3D printing.

Trusted by engineers in some of the largest multinationals, Beamler offers 24/7 access to the massive production capacity that only a global network of dedicated manufacturing partners can provide.