蘇州北峰SP100が純銅と銅合金の3Dプリントに成功

概要: 純銅は優れた電気伝導性と熱伝導性で知られており、回路配線、熱交換器、パイプ、ラジエーターなどの熱伝達部品に最適な材料です。残念ながら、純銅は電気伝導性と反射率が高いため、レーザーベースの 3D 印刷システムを使用して加工するのが非常に難しく、高出力レーザービームが効果を発揮しません。

2022年4月11日、南極熊は蘇州北峰がSP100金属3Dプリンターを通じて銅合金と純銅材料の印刷で画期的な進歩を遂げ、純銅サンプルがSP100で正常に印刷されたことを知りました。 Suzhou AmPro Innovations は、院士の Wu Xinhua 氏によって設立され、2 つの子会社 (Suzhou Sanfeng と Australia AmPro) を持っています。同氏が率いる R&D チームは、3D プリント技術と材料を世界でいち早く応用、開発してきたチームの 1 つであり、航空宇宙材料の研究と応用において 30 年近くの経験を持っています。

SP100 プリンター

3D プリント技術には次のような特徴があります。

複雑な構造部品
高い材料利用率
型を開ける等の手間がかかりません。

銅および銅合金の印刷の難しさ<br /> 銅は延性があることで知られており、金属 3D プリンターにとって理想的な印刷材料であると思われます。さらに、この金属は銀に次ぐレベルの熱伝導性を示し、高い電気伝導性により工業用途に適しています。しかし、銅合金のレーザー 3D プリントは簡単な作業ではありません。その理由は誰もが知っています。

1) 銅合金は、金や銀と同様に、熱伝導率が高く、比熱容量が小さく、濡れ性が悪く、表面に硬い酸化膜があります。光点に対する反射率が高く、レーザーで発生した熱が表面に留まりにくく、機能コーティングを直接被覆することが困難です。これは、レーザーを扱う人にとっては理解しにくいことです。銅合金反射板は、レーザーの典型的な用途です。

2) 銅合金基板とコーティング材料システムの性能は大きく異なります。使用中のインターフェースの故障問題に注意する必要があります。中間に対応する遷移層が必要です。銅合金、金、銀は延性が良く、これもよく知られています。

3) 塗膜の靭性が不十分であり、塗膜内部に熱割れや応力などの欠陥が存在する。

銅は、その優れた熱伝導性と反射率のため、3D プリンター内での取り扱いが非常に難しい金属です。しかし、レーザー溶融プロセス中、銅金属の吸収率が低く、レーザーは銅金属粉末を連続的に溶融することができず、成形効率が低下し、冶金品質の制御が困難になります。また、銅は延性が高いため、余分な粉末を除去するなどの後処理が難しくなります。

銅合金 CuNi2SiCr10
金属 3D 技術は、純銅または銅合金のラジエーターや熱交換器、ロケットエンジンの燃焼室やテールノズル、新エネルギー車のモーター巻線など、複雑な統合機能を備えた部品の製造に大きな応用可能性を秘めています。

△SP100プリンターで加工した熱交換サンプル
SP100 プリンターで加工した熱交換サンプルは、サポート構造設計のない複雑な曲面を採用し、最大張り出し面角度は臨界値の 45° に達します。最終サンプルは表面粗さが低く、寸法精度が高く、SP100 は 3D 印刷プロセス全体を通じて優れた成形性能を発揮しました。

SP100 プリンターの主な利点は次のとおりです。

移動可能な建物用ビンと粉末配送ビン - 便利で高速です。
新素材の研究開発 - 科学研究の第一選択肢。
完全に独立して開発された印刷ソフトウェア - 品質保証。

反射率の高い純銅印刷 - 圧力なし
無酸素銅（OFC）

純銅と銅合金は、その優れた電気伝導性、熱伝導性、耐腐食性、靭性により、電気、放熱、パイプライン、装飾などの分野で広く使用されています。一部の銅合金材料は、その優れた電気伝導性、熱伝導性、高強度により、航空および航空宇宙エンジンの燃焼室部品の製造に広く使用されています。
△純銅印刷サンプル△純銅印刷サンプル純銅部品は、主に反射率の高い材料であり、入射レーザーエネルギーが十分に吸収されないため、印刷が比較的困難です。市場に出回っているほとんどの印刷装置は、この材料の製造に緑色レーザーを使用していますが、Suzhou Beifeng SP100 はレーザーを変更することなくこの材料を完璧に制御できます。

△異なる層厚のインターレーステスト

OFC（酸素含有量が0.001％未満の純銅）材料をBeifengのSP100シリーズでテストしました。数回の印刷テストの後、異なる層厚のOFCスタッガードサンプルが成功しました。図4の各基板上の正方形のピースは、異なるパラメータを使用しています。異なるパラメータグループは、後の生産における薄肉部品やその他の印刷部品の実際の適用に効果的なサポートを提供できます。