3D-печать медью: особенности, риски, оборудование

Свойства и применение меди и ее сплавов

Медь обладает превосходной теплопроводностью, что делает ее идеальной для применения в теплообменниках, радиаторах и других компонентах, где важно эффективное рассеивание тепла.

Благодаря высокой электропроводности медь используется при печати проводников, контактов и других электрических компонентов. 3D-печать позволяет создавать сложную геометрию токопроводящих элементов.

Высокая стойкость к коррозии делает медь и ее сплавы востребованными для печати деталей, эксплуатируемых на открытом воздухе или в агрессивных средах (например, в холодной соленой воде).

Медь может выдерживать значительные нагрузки, что важно для создания функциональных деталей.

Антимикробные свойства меди делают ее полезной для медицинских и санитарных применений, например, для создания поверхностей, подавляющих рост бактерий и вирусов.

В чистом виде медь довольно мягкая, поэтому ее обычно смешивают с другими металлами. Распространенные медные сплавы включают в себя хром, ниобий, цирконий.

Примеры медных сплавов для 3D-печати

EOS CopperAlloy CuNi30 обладает отличной коррозионной стойкостью в соленой воде, хорошей прочностью и пластичностью даже при очень низких температурах. Используется для морских применений (насосы, колеса и т.д.).

EOS CopperAlloy CuCrZr обладает электро- и теплопроводностью в сочетании с хорошими механическими свойствами. Применяется для печати ракетных двигателей, теплообменников, индукционных катушек.

CuSn10 — сплав меди и олова с высоким удлинением и средней твердостью. Обеспечивает хорошую прочность в коррозионной среде. Применяется в т.ч. для гидравлических турбин, корпусов насосов.

Почему медью и медными сплавами сложно печатать?

3D-печать медью и медными сплавами требует специально подготовленных порошков с оптимальными размерами и формами частиц, а также специальных систем печати. Не все лазерные 3D-принтеры справляются с медью по причине некоторых ее свойств:

• температура плавления около 1085°C;

• окисление при высоких температурах. Это требует использования при печати инертных газов, например, аргона;

• высокая вязкость медного расплава требует мощных и точных систем для контроля процесса печати;

• высокая отражательная способность. Т.е. при печати большая часть лазерного света отражается, а на поглощается, что затрудняет эффективное плавление или спекание порошка. Это требует использования специальных систем, заточенных под работу с медью;

• сложности с адгезией. Медь может плохо прилипать к некоторым подложкам, что приводит к деформациям или отслоениям в процессе печати.

Наиболее распространены методы 3D-печати медью, работающие по технологии селективного лазерного сплавления металлических порошков SLM (другие названия: DMP, DMLS, LPBF).

Какие 3D-принтеры работают с медью?

ZRapid iSLM 420

Промышленная система 3D-печати из металлических порошков, оснащенная рабочим объемом 420х4200х500 мм (80 л.). Использует сдвоенный лазер мощностью 500 Вт, подходящий для изготовления объектов со сложной геометрией. Работает с материалами любых производителей. Подогреваемая платформа построения снижает риски проблем с адгезией.

Farsoon FS121M

Компактная система для построения изделий из разных типов металлических порошков. Оснащается камерой размером 120x120x100 мм и лазером мощностью 200 Вт. Подходит для лабораторий и небольших производств.

FS121M оснащен волоконным лазером мощностью 200 Ватт и полностью цифровой системой сканирования. Эти особенности наряду с маленьким размером пятна лазера позволяют создавать качественные и сложные детали.

Farsoon FS421M

Промышленный 3D-принтер для печати крупногабаритных деталей из разных типов металла. Автоматизированная модульная система позволяет осуществлять беспрерывное производство. Оснащается камерой размером до 425х425х550 мм, а также 1 или 4 лазерами. Работает с порошками любых производителей.

3DLAM Mid

Универсальная система 3D-печати металлическими порошками промышленного уровня. Производится в России, отлично подойдет для печати металлом любого типа. Оснащается камерой высотой 210 мм и диаметром 150 мм, детализация готовых изделий до 0,1 мм.