1. Introducerea tehnologiei de imprimare 3D din cupru
Topirea selectivă cu laser (SLM), topirea cu fascicul de electroni selectiv (SEBM), jetul de adeziv (BJ) și sinterizarea selectivă cu laser (SLS) sunt câteva procese populare de fabricație aditivă utilizate în principal în imprimarea 3D a cuprului.
Slender Laser Melting (SLM) Folosind laserul ca sursă de căldură, tehnologia SLM - o metodă de fabricare aditivă cu topire în pat de pulbere (PBF) - permite construirea structurilor tridimensionale prin topirea strat cu strat a pulberii metalice. Tehnica SLM poate realiza efecte de imprimare de mare densitate și o mare precizie în imprimarea 3D cu cupru. Eficiența scăzută de topire rezultă din dificultatea absorbției eficiente a energiei laser de pulberea de cupru datorită reflectanței mari a cuprului față de laserele infraroșii. Cercetătorii au creat surse de căldură înlocuitoare, inclusiv lasere verzi sau fascicule de electroni, pentru a rezolva această problemă, pentru a crește gradul metalurgic al cuprului și eficiența tipăririi.
Deși folosește un fascicul de electroni ca sursă de căldură, tehnologia Selective Electron Beam Melting (SEBM) seamănă cu SLM. mai potrivite pentru imprimarea 3D a cuprului sunt fasciculele de electroni, deoarece au o reflectivitate mai mică față de cupru și o capacitate de penetrare mai bună. Setările de vid ridicat permit tehnologia SEBM să fie condusă pentru a minimiza oxidarea materialului prin utilizarea mai multă putere pentru a garanta frecvențe de procesare mai bune. Pentru imprimarea 3D a materialelor cu reflectivitate ridicată, cum ar fi cuprul, SEBM este, prin urmare, cea mai bună opțiune.
Tehnologia Adhesive Jet (BJ) este o tehnică de fabricație aditivă pe bază de strat de pulbere prin care componenta metalică finală este obținută prin lipirea mai întâi a particulelor de pulbere prin pulverizarea adezivului și ulterior îndepărtarea adezivului prin sinterizare sau piroliză. Cu un cost relativ scăzut și fabricarea rapidă a componentelor din cupru cu forme complicate, tehnologia BJ poate realiza Dar din cauza adezivilor, piesele din cupru imprimate BJ ar putea avea o densitate și o rezistență ceva mai puține decât cele imprimate de SLM și SEBM.
Tehnica de sinterizare selectivă cu laser (SLS) funcționează similar cu BJ, doar materialul utilizat este o combinație care include un polimer cu punct de topire scăzut. Deși cuprul pur poate să nu aibă un efect de imprimare la fel de bun ca SLM și SEBM, tehnologia SLS poate realiza imprimarea 3D a materialelor din aliaj de cupru.
2. aplicațiile și provocările imprimării 3D din cupru
Tehnologia de imprimare 3D a cuprului are posibilități uriașe de utilizare în mai multe sfere. În domeniul electronicii și al ingineriei electrice, bobinele de cupru imprimate 3D pot, de exemplu, să crească mult cuplarea termică a înfășurărilor, să reducă pierderile și să sporească performanța motoarelor electrice. Îndeplinesc criteriile de temperatură ridicată și rezistență ridicată, componentele din cupru imprimate 3D pot fi utilizate în industria aerospațială pentru a fabrica radiatoare și schimbătoare de căldură, printre componentele de transfer de căldură. În plus, tehnologia de imprimare 3D din cupru este aplicată pe scară largă în domenii, inclusiv în domeniul sănătății și al automobilelor.
Cu toate acestea, imprimarea 3D a cuprului are și anumite dificultăți. În primul rând, reflectivitatea mare a cuprului și conductivitatea termică superioară îngreunează sursele de căldură precum laserele sau fasciculele de electroni să topească eficient pulberea de cupru, reducând astfel eficiența imprimării și provocând controlul metalurgic al calității. În al doilea rând, marea ductilitate a cuprului face ca treburile post-procesare, inclusiv îndepărtarea pulberii, să fie mai complexe. În plus, limitarea utilizării cuprului de imprimare 3D în mai multe sectoare este costul său destul de scump.
3.Originalitatea și avansarea tehnologiei de imprimare 3D din cupru
Cercetătorii caută mereu tehnologii și abordări noi pentru a aborda dificultățile legate de imprimarea 3D cu cupru. Rata de absorbție a laserului și intensitatea cuprului pot fi crescute, de exemplu, prin alierea sau introducerea de particule eterogene. Adăugarea de nanoparticule de hexaborură de lantan (LaB6) a permis în mod eficient imprimarea 3D a cuprului de înaltă rezistență și foarte conductiv printr-un efort combinat care a inclus șapte universități, inclusiv Universitatea din Queensland. Acest cupru pur întărit nu numai că are calități mecanice deosebite, dar păstrează și o bună conductivitate și stabilitate termică, oferind astfel concepte noi pentru imprimarea 3D a cuprului.
În plus, utilizarea de noi surse laser, inclusiv laser verde, lumină albastră și lumină roșie, a oferit perspective noi de imprimare 3D cu cupru datorită evoluției tehnologiilor laser. Cuprul poate ajuta aceste surse laser să fie mai bine absorbite, sporind astfel calitatea metalurgică și eficiența tipăririi. Concomitent cu această dezvoltare a noilor tehnologii de preparare și post-tratare a pulberii a fost încurajată de către aceștia progresul tehnologiei de imprimare 3D cu cupru.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-orthopaedic-implant.html