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经济便利的3D打印纯铜进一步打开铜的精彩制造空间

 纯铜及铜合金由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点,被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域,有的铜合金材料因具有良好的导电、导热性和较高强度,被广泛应用于制造电子、航空、航天发动机燃烧室部件。但是随着应用端对于复杂结构零部件的需求增多,传统加工工艺已逐渐无法满足全部需求。

 金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件,这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现,比如说在铜电感线圈制造领域,金属3D打印技术就可以用于替代传统制造工艺,直接制造复杂电感线圈,避免对于组装的需求和因焊接带来的不足。关于铜的3D打印技术呈现出越来越经济多样的发展态势,根据3D科学谷之前介绍过Markforged推出了其金属X打印机适用的最 新材料-铜,本期3D科学谷与谷友进一步来了解Markforged解决方案的几大特点。

 更轻松更快捷

 Markforged推出了其金属X打印机适用的铜打印解决方案使得3D打印纯铜变得非常简单,借助MarkforgedMetalX系统,用户可以轻松制造具有高导电率和导热率的复杂零件,而这些零件以前是昂贵、费时或无法制造的。根据3D科学谷的市场观察,Markforged铜材料含大于99。8%的纯铜,具有出色的导热性和导电性以及高延展性。可在需要导热或导电的地方使用Markforged铜,替代传统制造工艺太昂贵或无法实现复杂形状的挑战。

 金属3D打印技术能够制造复杂的功能集成零部件,这一优势在铜金属制造领域也同样能够得到体现,比如说在铜电感线圈制造领域,金属3D打印技术就可以用于替代传统制造工艺,直接制造复杂电感线圈,避免对于组装的需求和因焊接带来的不足。

 Markforged推出的铜材料带来的打印的便利性如下:

 一个平台 使用Markforged铜材料进行3D打印与其他材料打印是一样的过程,在MetalX系统上使用现有的硬件和软件系统进行打印工作。在基于云的切片软件Eiger的材料下拉菜单中选择“铜”,然后立即开始打印,目前在MetalX上切换材料大约需要10分钟。

 易于打印 MetalX利用熔丝制造(FFF)技术,使得3D打印铜变得简单。铜金属粉末与粘结剂混合加工成长丝,3D打印完成后,用户清洗零件脱蜡,然后将零件装入熔炉中,熔炉去除残留的粘结剂,然后将粉末烧结成最终的全金属零件。

 应用领域 从散热器到定制的焊柄,Markforged的用户现在可以重新发明制造铜组件的方式。用户甚至正在尝试使用具有复杂内部冷却通道的打印部件。消除铜焊或焊接组件,以降低成本,提高一致性并消除制造中的薄弱环节。

 由于铜的导热性和反射性极 佳,这使得铜金属在3D打印机内部难以操作。虽然当前选择性激光熔化(SLM)3D打印技术可以用于制造铜金属粉末材料。但是铜金属在激光熔化的过程中,吸收率低,激光难以持续熔化铜金属粉末,从而导致成形效率低,冶金质量难以控制等问题。此外,铜的高延展性给去除多余粉末这样的后处理工作增加了难度。

 之前,FraunhoferILT推出了绿色激光器解决方案,与1μm波长的波长相比更短,波长在515nm。这意味着更少的激光功率输出,此外,激光束可以更精 确地聚焦,使其能够使用新的SLM工艺制造更加精细的部件。

 不过Markforged公司的铜3D打印工艺与FraunhoferILT推出了绿色激光器解决方案并不相同,与粉末床选区激光熔化金属3D打印工艺相区别,Markforged使用的是挤出式的3D打印技术,通过解决以前无法解决的挑战,来降低汽车生产制造成本,同时提高电动汽车电机的效率。

 根据3D科学谷的市场观察,在电动汽车方面,铜的3D打印也具有一定的应用潜力。电力驱动及控制系统是电动汽车的核心,也是区别于内燃机汽车的最 大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源和电动机控制装置等组成。电动汽车的其他装置基本与内燃机汽车相同。电力驱动子系统由电控单元、控制器、电动机、机械传动装置和驱动车轮组成。主能源子系统由主能源、能量管理系统和充电系统构成。辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。

(来源:3D科学谷)
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