3D-utskrift av kopparpulver

Översikt över 3D-utskrift av kopparpulver

Kopparpulver för 3D-utskrift är ett metallpulver tillverkat av ren koppar eller kopparlegeringar som används som råmaterial i olika 3D-utskriftstekniker för tillverkning av slutanvändningsdelar och produkter i koppar.

Några viktiga egenskaper och fördelar med att använda 3D-utskrift med kopparpulver inkluderar:

• Hög elektrisk och termisk ledningsförmåga önskas för elektronikapplikationer
• Mycket hög maskinbearbetningsgrad för bra finish och efterbearbetning
• Utmärkta mekaniska egenskaper som hållfasthet och duktilitet
• Korrosionsbeständighet tack vare bildandet av ett skyddande kopparoxidskikt
• Biokompatibel för medicintekniska produkter och implantat
• Kostnadsfördel jämfört med konventionell bearbetning av koppar

Flera 3D-utskriftsprocesser för metall använder kopparpulver, oftast:

Olika typer av 3D-utskrifter med kopparpulver

Dessa additiva tillverkningstekniker gör det möjligt att skapa komplexa geometrier med koppar som inte kan gjutas eller bearbetas. Delar kan tillverkas på begäran utan verktyg eller formar.

Låt oss nu ta en djupare titt på kopparkvaliteter för 3D-utskrift, egenskaper, applikationer, specifikationer, prissättning, jämförelser och mer.

Sammansättning av 3D-utskrift av kopparpulver

Det finns några huvudtyper av kopparmetallpulver som används vid additiv tillverkning:

Sammansättningar av kopparpulver för 3D-utskrift

Egenskaper hos 3D-utskrivna delar av ren koppar

• Utmärkt elektrisk ledningsförmåga för elektronik
• Duktilt material som möjliggör efterbearbetning
• Glödgning kan ytterligare förbättra duktiliteten
• Låg hårdhet vid 100 HV efter tryckning

Proffs

• Högsta termiska och elektriska ledningsförmåga
• Lätt att bearbeta, plåta och ytbehandla efter byggnation
• Biokompatibel för medicinsk användning
• Svetsning av olika metaller förenklas

Nackdelar

• Mjuka texturer och funktioner med låg hållfasthet
• Risk för delaminering mellan skikten
• Oxidfilmsbildning som är känslig för kontaminering

Egenskaper hos 3D-utskrivna Cu-Sn-bronsdelar

• Bättre mekaniska egenskaper med tennlegering
• Upp till dubbelt så hög hårdhet och styrka
• Slitstark ytfinish för rörelse
• Högre temperaturbeständighet

Proffs

• Starkare delar för att motstå deformation
• Gör det möjligt att skriva ut fina detaljer och texturer
• Små mängder tenn förbättrar egenskaperna
• God korrosionsbeständighet

Nackdelar

• Lägre termisk och elektrisk ledningsförmåga
• Högre densitet ökar vikten
• Behöver fortfarande stöd vid utskrift

Egenskaper hos 3D-utskrivna delar av Cu-Ni-legering

• Utmärkt kombination av styrka och ledningsförmåga
• Bibehåller hög duktilitet och termiska egenskaper
• Tillför hårdhet för slitageskydd
• Lödar bra med andra kopparkomponenter

Proffs

• Avstämbara egenskaper som balanserar styrka, hårdhet och ledningsförmåga
• Starka delar som kan motstå påfrestningar
• Bara 10% nickel fördubblar sträckgränsen
• Lägre smältpunkt ger tryckning vid lägre temperaturer

Nackdelar

• Inte biokompatibel för medicintekniska produkter
• Nickel kan initiera galvanisk korrosion
• Högre materialkostnader än ren koppar

Användningsområden för 3D-printad koppar

Tack vare sina mångsidiga materialegenskaper används 3D-utskrifter med kopparpulver i många olika branscher:

Tillämpningar av kopparpulver för 3D-utskrift

Några exempel på specifika produkter är

Elektronik: Ledande spår, kablar, antenner, batterier, sensorer

Fordon: Lamphus, snabbkopplingar, gängade insatser

Aerospace: Fästen, komponenter för vridmomentkontroll, radiohårdvara

Konsumentvaror: Knappar, förslutningar, blixtlås, dekorativa delar

Hårdvara: Kugghjul, lås, fjädrar, fästelement som muttrar och bultar

Genom att utnyttja kopparens egenskaper vid 3D-printing kan man skapa innovativa geometrier som är omöjliga med subtraktiva metoder och som kan förbättra funktionaliteten och effektiviteten.

Specifikationer för kopparmetallpulver för 3D-utskrift

Tillverkare av 3D-skrivare karakteriserar kopparpulver baserat på mätvärden som:

Specifikationer för kopparpulver för 3D-utskrift

Andra viktiga pulvermätningar:

• Tappdensitet: Efter sedimentering varierar mellan 4-4,5 g/cm3
• Hall flödeshastighet: Tid för 50 g pulver att rinna genom trattens öppning
• Hausner-kvot: Tappdensitet dividerad med skenbar densitet indikerar flytbarhet

Smal fördelning ger tät och jämn spridning av pulvret under tryckningen. Låg syrehalt förhindrar överskott av oxider som försvårar skiktbindningen.

Priser, leverantörer och jämförelser för kopparmetallpulver

Kostnaderna för kopparpulver varierar beroende på marknadspriser, sammansättning, kvantitet och varifrån pulvret kommer:

Kostnadsjämförelse för kopparpulver

Att köpa hög renhetsgrad från certifierade metallpulvertillverkare säkerställer tillförlitlig kvalitet. Utländska leverantörer erbjuder lägre kostnadsalternativ men kan sakna konsekvens.

När du jämför material för kopparpulver för ett utskriftsjobb, tänk på:

För- och nackdelar med olika kopparpulver

Sammanfattningsvisren koppar passar elektronikens behov med betoning på ledningsförmåga och duktilitet till låg kostnad, medan legeringar bättre uppfyller mekaniska krav med högre hållfasthet och hårdhet.

Parametrar, tröskelvärden och rekommendationer för tryckning

Att välja optimala utskriftsinställningar är nyckeln till framgångsrik användning av kopparpulver:

Inställningar för utskriftsprofil för kopparpulver

Övervakning av smältbadets storlek och temperaturer underlättar kalibrering av laserparametrar i realtid. Anpassa energitillförseln till tryckområdet för att uppnå god fusion utan överdriven uppvärmning.

För delar av hög kvalitetTermisk hantering är nyckeln tillsammans med att minska restspänningen genom strategiska uppvärmnings- / kylcykler under utskrift samt värmebehandlingar efter byggandet. Utnyttja standardmetoder för metallbearbetning/maskinbearbetning för efterbehandling av koppartryckta komponenter.

Branschstandarder för 3D-utskrift med metallpulver

Standardiseringsorganisationer för additiv tillverkning av metall

Dessa delar med sig av bästa praxis och kvantifierar repeterbara prestandakriterier för att kvalificera delar för slutanvändning.

För komponenter för flyg- och rymdindustrinDessutom måste ytterligare CAA- och FAA-standarder uppfyllas. Fordon delar hänvisar också till UL-, AQLA- och NADCAP-specifikationer.

I applikationer för medicintekniska produkterFör att säkerställa biokompatibilitet och patientsäkerhet är det obligatoriskt att uppfylla FDA- och CE-bestämmelserna före kommersialisering.

Sammantaget synkroniserar standarderna teknikutvecklingen inom hela industrin för additiv tillverkning av metall.

Vanliga frågor

F: Hur väljer jag rätt kopparlegering för min applikation?

S: De flesta produkter betonar antingen styrka, hårdhet och slitstyrka eller termisk/elektrisk ledningsförmåga. Genom att anpassa legeringselementen, t.ex. tenn eller nickel, kan man optimera de olika egenskaperna.

F: Kräver kopparpulver skydd av inert gas vid tryckning?

S: Ja, uppvärmning av kopparpulver till höga temperaturer orsakar ytoxidation som förlorar legeringselement. Skärmning med argon eller kväve förhindrar alltför stor materialförlust.

F: Vad orsakar sprickbildning mellan lager vid 3d-utskrift av koppar?

S: Olika kylhastigheter och krympning av legeringar kan ge upphov till spänningar som leder till sprickor mellan lagren. Bättre värmekontroll under tillverkningen och spänningsavlastande värmebehandlingar efter processen minskar dessa defekter.

F: Varför har min 3d-utskrivna koppardel dålig ytfinish och textur?

A: Otillräcklig smältning av pulverpartiklar från låg lasereffekt orsakar porösa ojämna texturer som kräver omfattande finishbearbetning. Tryckkalibrering, tillräcklig skiktöverlappning och högre energitäthet förbättrar ytkvaliteten.

F: Är direkt metalltryck med kopparpulver mycket dyrt?

S: Ja, båda skrivarsystemkostnaderna på över $100.000 plus återkommande inköp av metallpulver gör det oöverkomligt dyrt för små produktioner. Kostnaden per del sjunker dock avsevärt för volymproduktionskörningar på grund av inga verktygskrav.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser