3D afdrukken van koperpoeder
Inhoudsopgave
Overzicht van 3D afdrukken van koperpoeder
Koperpoeder voor 3D printen is een metaalpoeder gemaakt van puur koper of koperlegeringen dat wordt gebruikt als grondstof in verschillende 3D printtechnologieën voor de productie van koperen onderdelen en producten voor eindgebruik.
Enkele belangrijke eigenschappen en voordelen van 3D printen met koperpoeder zijn:
- Hoge elektrische en thermische geleidbaarheid gewenst voor elektronicatoepassingen
- Zeer hoge bewerkbaarheid voor goede afwerking en nabewerking
- Uitstekende mechanische eigenschappen zoals sterkte en vervormbaarheid
- Corrosiebestendigheid door de vorming van een beschermende koperoxidelaag
- Biocompatibel voor medische apparatuur en implantaten
- Kostenvoordeel ten opzichte van conventionele koperbewerking
Verschillende metalen 3D printprocessen maken meestal gebruik van koperpoeder:
Typen 3D printen met koperpoeder
3D printtechnologie | Beschrijving |
---|---|
Binder jetting | Lijmt koperpoeder met vloeibare bindmiddelen |
Gerichte energiedepositie (DED) | Gebruikt laser- of elektronenbundel om koperpoeder te smelten |
Selectief lasersmelten (SLM) | Selectief lasersmelten en smelten van koperpoederbed |
Met deze additieve productietechnieken kunnen complexe geometrieën worden gemaakt met koper die niet haalbaar zijn met gieten of machinaal bewerken. Onderdelen kunnen op aanvraag worden gemaakt zonder gereedschap of mallen.
Laten we nu dieper ingaan op koperkwaliteiten voor 3D printen, eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen, vergelijkingen en meer.

Samenstelling van 3D afdrukken van koperpoeder
Er zijn een paar hoofdtypen kopermetaalpoeders die gebruikt worden bij additieve productie:
Samenstellingen van koperpoeder voor 3D-printen
Poeder soort | Typische compositie |
---|---|
Zuiver Koper | 99,7% Cu minimaal |
Koper-tin legering | Cu-10Sn bronslegering |
Koper-nikkellegering | 90H-10Ni of 70H-30Ni |
Kenmerken van 3D-geprinte onderdelen van puur koper
- Uitstekende elektrische geleiding voor elektronica
- Kneedbaar materiaal dat nabewerking mogelijk maakt
- Gloeien kan de vervormbaarheid verder verbeteren
- Lage hardheid bij 100 HV na het printen
Pluspunten
- Hoogste thermische en elektrische geleidbaarheid
- Gemakkelijk te bewerken, platen, coaten na de bouw
- Biocompatibel voor medisch gebruik
- Lassen van ongelijksoortige metalen is vereenvoudigd
Nadelen
- Zachte texturen en kenmerken met lage sterkte
- Risico op delaminatie tussen lagen
- Oxidefilmvorming gevoelig voor vervuiling
Kenmerken van 3D-geprinte Cu-Sn bronzen onderdelen
- Betere mechanische eigenschappen met tinlegeringen
- Tot dubbele hardheid en sterkte
- Beweeg slijtvaste oppervlakteafwerking
- Hogere temperatuurbestendigheid
Pluspunten
- Sterkere onderdelen die bestand zijn tegen vervorming
- Geschikt voor het printen van fijne details en texturen
- Kleine hoeveelheden tin verbeteren de eigenschappen
- Goede corrosiebestendigheid
Nadelen
- Lagere thermische en elektrische geleidbaarheid
- Hogere dichtheid verhoogt gewicht
- Nog steeds steunen nodig tijdens het afdrukken
Kenmerken van 3D-geprinte Cu-Ni gelegeerde onderdelen
- Uitstekende combinatie van sterkte plus geleidbaarheid
- Behoudt hoge vervormbaarheid en thermische eigenschappen
- Voegt hardheid toe voor slijtagebescherming
- Soldeert goed met andere koperen componenten
Pluspunten
- Afstembare eigenschappen met balans tussen sterkte, hardheid en geleidbaarheid
- Sterke onderdelen die stress kunnen weerstaan
- Alleen 10% nikkel verdubbelt de vloeigrens
- Lager smeltpunt biedt voordelen bij printen op lagere temperaturen
Nadelen
- Niet biocompatibel voor medische apparatuur
- Nikkel kan galvanische corrosie initiëren
- Hogere materiaalkosten dan zuiver koper
Toepassingen van 3D-geprint koper
Dankzij de veelzijdige materiaaleigenschappen wordt 3D printen met koperpoeder gebruikt in verschillende industrieën:
Toepassingen van 3D-printkoperen poeder
Industrie | Veel voorkomende toepassingen |
---|---|
Elektronica | Interconnects, contacten, klemmen, EMI-afscherming |
Elektrisch | Busrails, rotorwikkelingen, elektromagneten |
Warmtewisselaars | Koellichamen, verdampers, condensors |
Automobiel | Lasdoppen, bussen, lagers |
Architectuur | Decoratieve gevels, panelen, modellering |
Medisch | Elektroden, GROENEN, implantaten, chirurgisch gereedschap |
Enkele specifieke productvoorbeelden zijn:
Elektronica: Geleidende sporen, draden, antennes, batterijen, sensoren
Automobiel: Lichtbehuizingen, snelkoppelingen, inzetstukken met schroefdraad
Lucht- en ruimtevaart: Beugels, koppelregelingsonderdelen, radiohardware
Consumptiegoederen: Knopen, sluitingen, ritsen, decoratieve onderdelen
Hardware: Tandwielen, sloten, veren, bevestigingsmiddelen zoals bouten en moeren
Door de eigenschappen van koper te gebruiken bij 3D-printen, ontstaan innovatieve geometrieën die onmogelijk zijn met subtractieve methoden en die de functionaliteit en efficiëntie kunnen verbeteren.
Specificaties van Koper Metaalpoeder voor 3D afdrukken
Fabrikanten van 3D-printers karakteriseren koperpoeder op basis van meetwaarden zoals:
Specificaties koperpoeder voor 3D afdrukken
Parameter | Typisch specificatiebereik |
---|---|
Poedervorm | Overwegend bolvormig |
Maatbereik | 15-45 micron |
Min schijnbare dichtheid | 3,5 g/cm3 |
Typische laagdikte | 20-100 micron |
Stroomsnelheid | >=25 sec voor 50 g |
Resterende zuurstof | Maximaal 0,3% |
Andere belangrijke poedermetingen:
- Tik op dichtheid: Na bezinking tussen 4-4,5 g/cm3
- Debiet van de hal: Tijd tot 50g poeder door de trechteropening stroomt
- Hausner verhouding: De tapdichtheid gedeeld door de schijnbare dichtheid geeft de vloeibaarheid aan
Smalle verdeling zorgt voor een dichte en gelijkmatige poederverdeling tijdens het printen. Laag zuurstofgehalte voorkomt overtollige oxiden die de laaghechting belemmeren.
Prijzen, leveranciers en vergelijkingen van kopermetaalpoeder
De kosten van koperpoeder fluctueren op basis van marktprijzen, samenstelling, hoeveelheid en locatie van de bron:
Vergelijking van de kosten van koperpoeder
Type | Gemiddelde prijsklasse | Belangrijkste leveranciers |
---|---|---|
Zuiver koper | $50-80 per kg | AP&C, Sandvik Osprey, Carpenter Additief |
Cu-10Sn brons | $55-90 per kg | ECKA Korrels, BASF Additive Mfg, LPW Technologie |
CuNi10 legering | $65-105 per kg | Linde, Arconic onderdelen, Praxair |
Door zeer zuivere kwaliteiten te kopen van gecertificeerde metaalpoederfabrikanten ben je verzekerd van betrouwbare kwaliteit. Leveranciers in het buitenland bieden goedkopere opties, maar kunnen een gebrek aan consistentie hebben.
Houd bij het vergelijken van koperpoedermaterialen voor een printopdracht rekening met het volgende:
Voor- en nadelen van verschillende koperpoeders
Type | Pluspunten | Nadelen |
---|---|---|
Zuiver koper | Hoogste thermische/elektrische prestaties<br>Laagste kosten | Zachte onderdelen die gevoelig zijn voor slijtage<br>Risico op delaminatie |
Cu-bronslegering | Sterkere onderdelen<br>Betere resolutie voor fijne details | Zwaardere componenten<br>Lagere geleidbaarheid |
Koper-nikkel | Uitgebalanceerde sterkte plus geleidbaarheid <br>Gecontroleerde wrijving/slijtage | Niet bio-compatibel<br>Moeilijker te bewerken |
SamengevatZuiver koper is geschikt voor elektronica en legt de nadruk op geleidbaarheid en vervormbaarheid tegen lage kosten, terwijl legeringen beter voldoen aan mechanische eisen met hogere sterkte en hardheid.
Afdrukparameters, drempelwaarden en aanbevelingen
Het instellen van optimale afdrukinstellingen is de sleutel tot succesvol gebruik van koperpoeder:
Instellingen afdrukprofiel voor koperpoeder
Parameter | Typisch bereik | Aanbevelingen |
---|---|---|
Laagdikte | 20-100 micron | Dunnere lagen verbeteren de hechting tussen de lagen |
Laservermogen (voor SLM) | 100-500 W | Hogere dichtheid en bevochtiging bij hoger vermogen |
Scansnelheid | 100-500 mm/s | Hogere snelheden verminderen de warmte-inbreng en restspanning |
Grootte van de straal | 20-100 micron | Laserdiameter dicht bij laagdikte |
Ondersteunende structuren | Boomachtige | Voorkom kromtrekken en verwijder dit door nabewerking |
Afschermingsgas | Argon of stikstof | Voorkom oxidatie tijdens het bouwen |
Bouwplaatverwarming | 50-250°C | Koellichaam eenmaal aangebracht als koeling te snel gaat |
Verlichting van stress | 1 tot 3 uur gloeien op 400 °C | Restspanningen verminderen om de integriteit van de laag te bevorderen |
Heet isostatisch persen | 1000-10000 psi bij 500-950°C | Verhoog de dichtheid door holtes in te klappen |
Oppervlakteafwerking | Tuimelen, machinaal bewerken, slijpen, polijsten enz. | Oppervlakteruwheid gladmaken |
Het monitoren van de smeltbadgrootte en -temperaturen helpt bij het real-time kalibreren van laserparameters. Stem de energie-input af op het printgebied om een goede samensmelting te bereiken zonder overmatige verhitting.
Voor onderdelen van hoge kwaliteitThermisch beheer is essentieel, evenals het verminderen van restspanningen door middel van strategische verwarmings-/koelcycli tijdens het printen en warmtebehandelingen na de bouw. Gebruikmaken van standaard metaalbewerkings-/verspaningsmethoden voor het afwerken van geprinte koperen onderdelen.
Industriële standaarden voor 3D printen met metaalpoeders
Normenorganisaties voor metaal additief produceren
Organisatie | Relevante Metal AM-standaarden |
---|---|
ASTM International | F3049, F2971, F3184, F3301 enz. voor vervormbare legeringen, procesvereisten, kwaliteiten |
Internationale Organisatie voor Standaardisatie (ISO) | ISO/ASTM 52915, 52921 voor ontwerp, processen, testen |
SAE Internationaal | AMS7001A Ruimtevaart materiaal- en processpecificaties |
Amerikaanse vereniging van werktuigbouwkundigen (ASME) | BPVC Sectie IX Lasvoorschriften |
Nationaal instituut voor standaarden en technologie (NIST) | Referentie koperpoedergegevens en meetwetenschap |
Internationale Elektrotechnische Commissie (IEC) | IEC 62890 benchmarking van fusieprocesprestaties van metaalpoederbed |
Deze delen best practices en kwantificeren herhaalbare prestatiecriteria om onderdelen te kwalificeren voor eindgebruik.
Voor onderdelen voor lucht- en ruimtevaartEr moet ook worden voldaan aan aanvullende CAA- en FAA-normen. Automobiel onderdelen verwijzen ook naar UL, A2LA, NADCAP specificaties.
In toepassingen voor medische apparatuurVoldoen aan de FDA- en CE-voorschriften is verplicht voordat het product op de markt wordt gebracht om biocompatibiliteit en patiëntveiligheid te garanderen.
Over het algemeen synchroniseren standaarden de technologische ontwikkeling in de hele metaaladditive manufacturing industrie.

Veelgestelde vragen
V: Hoe kies ik de juiste koperlegering voor mijn toepassing?
A: Bij de meeste producten ligt de nadruk op sterkte, hardheid en slijtvastheid of thermische/elektrische geleidbaarheid. Door de legeringselementen zoals tin of nikkel daarop af te stemmen, kunnen de eigenschappen op maat worden geoptimaliseerd.
V: Moet koperpoeder tijdens het printen worden afgeschermd met inert gas?
A: Ja, het verhitten van koperpoeder tot hoge temperaturen veroorzaakt oppervlakteoxidatie waarbij legeringselementen verloren gaan. Afscherming met argon of stikstof voorkomt overmatig materiaalverlies.
V: Wat veroorzaakt barsten tussen lagen bij het 3d printen van koper?
Antwoord: Verschillende koelsnelheden plus krimp van de legering kunnen spanningen introduceren die leiden tot scheurtjes tussen de lagen. Betere thermische controles tijdens het bouwen en spanningsverminderende warmtebehandelingen na het proces verminderen deze defecten.
V: Waarom heeft mijn 3d geprinte koperen onderdeel een slechte oppervlakteafwerking en textuur?
A: Onvoldoende smelten van poederdeeltjes door laag laservermogen veroorzaakt poreuze ongelijkmatige texturen die uitgebreide nabewerking vereisen. Drukkalibratie, voldoende laagoverlap en een hogere energiedichtheid verbeteren de oppervlaktekwaliteit.
V: Is direct metaal printen met koperpoeder erg duur?
A: Ja, zowel de systeemkosten van de printer die meer dan $100.000 bedragen plus de recursieve metaalpoederaankopen maken het onbetaalbaar voor kleine producties. De kosten per onderdeel dalen echter aanzienlijk bij grote producties omdat er geen gereedschap nodig is.
Additional FAQs on 3D Printing Copper Powder
1) How do laser wavelength and optics affect printing pure copper?
- Copper reflects infrared. Green (515–532 nm) or blue (~450 nm) lasers improve absorption and melt stability vs. 1060–1080 nm IR. Smaller spot sizes with high scan overlap help minimize lack-of-fusion.
2) What oxygen limits should I target for AM-grade copper powders?
- For pure Cu, aim for O ≤ 0.10 wt% (≤0.05 wt% preferred) to reduce oxide films and spatter. For Cu alloys (e.g., CuCrZr, CuSn), keep O as low as practical (typically ≤0.12 wt%) for good interlayer bonding.
3) When should I choose CuCrZr instead of pure copper?
- Choose CuCrZr when you need higher strength, better creep resistance, and stable properties up to ~300–350°C with only a modest drop in conductivity compared to pure Cu. It’s popular for conformal-cooled tooling and RF components.
4) How can I reduce warping and delamination in SLM copper builds?
- Use high preheat (200–350°C if machine allows), dense support under overhangs, lower scan speed with higher power, smaller hatch spacing, island/strip scan strategies, and stress-relief anneal before support removal.
5) What post-processing improves conductivity and surface finish?
- Stress relief or HIP for densification, followed by machining/polishing. Electroplating (e.g., Ni/Au) can lower contact resistance; chemical or abrasive flow machining smooths internal channels for heat exchangers.
2025 Industry Trends for 3D Printing Copper Powder
- Green/blue laser adoption: Wider availability of 500–1,000 W green lasers and high-power blue diodes enables stable pure copper LPBF with higher throughput.
- Heat exchanger design libraries: Off‑the‑shelf lattice and microchannel patterns for copper improve heat flux and pressure drop performance in electronics cooling.
- Multi‑material builds: Copper plus Inconel/steel over-jackets via sequential AM or DED joining for thermal-mechanical optimization in tooling and propulsion.
- Powder hygiene automation: Inline O2/H2O monitoring, sealed conveyance, and closed-loop sieving boost reuse cycles without conductivity loss.
- Qualification and traceability: ISO/ASTM 52907 feedstock controls and lot-level digital passports increasingly required for aerospace/e-mobility copper parts.
2025 Snapshot: AM Copper Feedstock and Performance (indicative)
Metrisch | 2023 | 2024 | 2025 YTD | Notes/Sources |
---|---|---|---|---|
LPBF pure Cu density (as-built, green laser) | 99.0–99.6% | 99.2–99.8% | 99.4–99.9% | OEM demos, peer-reviewed studies |
Thermal conductivity (pure Cu, aged, W/m·K @ RT) | 320–360 | 330–370 | 340–390 | Process + HT dependent |
Typical PSD for LPBF (μm) | 15–45 | 15–45 | 15–45 | AM-grade copper powders |
Lead time for AM-grade pure Cu powder (weeks) | 5–9 | 4–8 | 4–7 | Expanded atomization capacity |
Reuse cycles (with O2 control, sieving) | 3-6 | 4–7 | 5-8 | Powder hygiene improvements |
References: ISO/ASTM 52907/52920/52930; OEM application notes (EOS, SLM Solutions, Renishaw, Trumpf); Copper Development Association; recent AM copper publications (2019–2025).
Latest Research Cases
Case Study 1: Green-Laser LPBF Pure Copper Cold Plate for Power Electronics (2025)
- Background: An EV inverter program needed a compact cold plate with 2× heat flux vs. machined copper blocks.
- Solution: Printed pure copper with 515 nm laser, 30 μm layers, 80 μm hatch; internal triply periodic minimal surface (TPMS) lattice; stress relief + abrasive flow machining to smooth channels.
- Results: 55–70% higher heat transfer coefficient at equal flow; pressure drop reduced 18%; helium leak-tight; measured conductivity 360 W/m·K; unit mass −22% vs. baseline.
Case Study 2: Binder-Jetted Copper Heat Sink with Post-HIP Densification (2024)
- Background: A telecom OEM sought rapid iteration on RF heat sinks with fine pin arrays.
- Solution: Binder jet pure Cu, sinter + HIP to >99.5% density; nickel strike and gold flash to enhance solderability and corrosion resistance.
- Results: Prototype lead time 8 days; thermal performance within 5% of machined Cu; consistent flatness for TIM interfaces; cost per iteration −35% compared to CNC.
Meningen van experts
- Dr. Christian Seidel, Professor of Additive Manufacturing, Munich University of Applied Sciences
- Viewpoint: “Shorter wavelengths and smart scan strategies have made dense, high‑conductivity pure copper practical for LPBF at production scale.”
- Dr. John Slotwinski, Director of Materials Engineering, Relativity Space
- Viewpoint: “Powder oxygen control and repeatable heat treatments matter as much as laser power—conductivity and fatigue margins depend on powder hygiene.”
- Dr. Thomas E. Matthews, Senior Scientist, Trumpf
- Viewpoint: “Process windows with green lasers are expanding; consistent absorptivity plus in-situ monitoring is unlocking higher build rates for copper.”
Practical Tools and Resources
- Standards and qualification
- ISO/ASTM 52907 (feedstock), 52920/52930 (process/quality): https://www.iso.org
- ASTM B214/B212/B964 (sieve, apparent density, Hall flow): https://www.astm.org
- Design and data
- Copper Development Association materials data: https://www.copper.org
- NIST AM benchmarks and round robin datasets: https://www.nist.gov
- OEM application notes
- Trumpf green-laser LPBF for copper; EOS/SLM Solutions/Renishaw copper process guides
- Joining and finishing
- Nickel Institute brazing resources: https://www.nickelinstitute.org
- Abrasive flow machining vendors for internal channel finishing
- Market/pricing
- LME copper index for cost tracking: https://www.lme.com
- Veiligheid
- NFPA 484 guidance for combustible metal powders: https://www.nfpa.org
Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 targeted FAQs; introduced 2025 trend table with AM copper performance/lead-time metrics; provided two recent case studies; included expert viewpoints; linked standards, design data, OEM notes, joining/finishing, pricing, and safety resources
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if major OEMs release new green/blue laser parameters, ISO/ASTM feedstock standards update, or LME copper price swings >10% impact powder availability and cost
Delen op
MET3DP Technology Co, LTD is een toonaangevende leverancier van additieve productieoplossingen met hoofdkantoor in Qingdao, China. Ons bedrijf is gespecialiseerd in 3D printapparatuur en hoogwaardige metaalpoeders voor industriële toepassingen.
Onderzoek om de beste prijs en een op maat gemaakte oplossing voor uw bedrijf te krijgen!
gerelateerde artikelen

Metal 3D Printing for U.S. Automotive Lightweight Structural Brackets and Suspension Components
Lees verder "Over Met3DP
Recente update
Ons product
NEEM CONTACT MET ONS OP
Nog vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht behandelen wij uw verzoek met een heel team.