深圳升華三維科技有限公司
已認(rèn)證
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銅及銅合金材料是一種重要的工業(yè)材料,,具有優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和耐腐蝕性能,,且具有良好的力學(xué)性能和加工成形性,,是人類(lèi)最早使用的金屬材料之一,曾創(chuàng)造了青銅器時(shí)代的輝煌,。隨著高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的飛速進(jìn)步,,新材料朝著超高性能、高純度,、高迭代的方向發(fā)展,。純銅因其優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性而聞名,是電路布線(xiàn),、熱交換器,、管道和散熱器等傳熱部件材料的理想之選。
△由UPS-250打印加工完成的純銅樣品
突破傳統(tǒng)
3D打印可快速成形
純銅具有較大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景,,但是隨著應(yīng)用端對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的需求增多,,傳統(tǒng)制備純銅部件的工藝已無(wú)法滿(mǎn)足全部需求。相較于金屬粉末注射成形技術(shù)(MIM),,3D打印散熱器或熱交換器組件不僅可以更大程度地滿(mǎn)足大尺寸的產(chǎn)品成型,,而且還滿(mǎn)足了產(chǎn)品趨向緊湊型、高效性,、模塊化,、多材料的發(fā)展趨勢(shì),特別適用于異形,、結(jié)構(gòu)一體化,、薄壁、薄型翅片,、微通道,、復(fù)雜形狀、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)等加工,,可見(jiàn),,3D打印具有傳統(tǒng)制造技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)。
△升華三維間接3D打印流程
SLM,、EBM遇難題
純銅3D打印挑戰(zhàn)重重
同時(shí),,也由于銅的導(dǎo)熱性和反射性高,使選區(qū)激光熔化技術(shù)(SLM)在進(jìn)行銅合金零件3D打印時(shí)充滿(mǎn)挑戰(zhàn),。銅在激光熔化的過(guò)程吸收率低(銅對(duì)1050nm波長(zhǎng)的高功率激光吸收率只有2~3%),,激光難以持續(xù)熔化銅金屬粉末,從而導(dǎo)致成形效率低,,冶金質(zhì)量難以控制,。此外,銅的高延展性給去除多余粉末這樣的后處理工作增加了難度,。因此純銅也極難使用基于激光的3D打印系統(tǒng)來(lái)加工,。目前的解決方法一是利用短波長(zhǎng)激光,如采用綠/藍(lán)激光來(lái)完成該材料制作,,另一個(gè)是提高功率,,常規(guī)激光器功率為200W,針對(duì)銅的SLM打印,,激光功率則需要1000W,,然而這對(duì)設(shè)備本身要求很高,激光器也因?yàn)榉瓷渎矢呷菀讚p壞,。
針對(duì)銅零部件的3D打印,,其實(shí)電子束熔化技術(shù)(EBM)也算稍具優(yōu)勢(shì),由于其使用的是電子束為熱源,,不會(huì)受到SLM激光高反射因素的影響,。但因銅具有高導(dǎo)電率,EBM打印過(guò)程會(huì)很短,;又因銅的高導(dǎo)熱率,,會(huì)導(dǎo)致打印的模型尺寸精度和力學(xué)性能各方面的可控性較差,打印的銅零件表面質(zhì)量不佳,,這又將為銅感應(yīng)線(xiàn)圈等應(yīng)用的后處理帶來(lái)不便,。
別有天地
PEP技術(shù)+純銅=無(wú)限可能
顯然,純銅3D打印技術(shù)的研究與開(kāi)發(fā)面臨重重困難,。國(guó)內(nèi)金屬·陶瓷間接3D打印引領(lǐng)者深圳升華三維科技有限公司的研究人員,,通過(guò)自有專(zhuān)利,用獨(dú)有方式正在通過(guò)粉末擠出打印技術(shù)(Powder Extrusion printing,,PEP),,克服純銅材料3D打印制造領(lǐng)域的挑戰(zhàn)。在純銅3D打印上,升華三維一舉填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,,首創(chuàng)的PEP技術(shù)以間接3D打印的方式完美駕馭純銅材料,,自由打印出純銅部件。
△由UPS-250打印加工完成的RF器模型
基于PEP技術(shù),,升華三維純銅3D打印不需要高能激光束,,巧妙地避開(kāi)了純銅打印過(guò)程中的高導(dǎo)熱率、高反射率的問(wèn)題,,通過(guò)先打印生坯,,然后再經(jīng)過(guò)脫脂、燒結(jié),,得到純銅零件,。在打印過(guò)程中,想要獲得高致密度或高導(dǎo)電導(dǎo)熱純銅制件,,其純銅打印材料配方和脫脂燒結(jié)的工藝要求也非常高,,升華三維純銅顆粒料UPGM-CU則十分適配于純銅3D打印,其保持原料高純凈度的同時(shí)還具有更易實(shí)現(xiàn)致密化的特性,,能滿(mǎn)足不同銅零件的打印需求,。
△由UPS-250打印加工完成的換熱器模型
升華三維自主研發(fā)的3D打印設(shè)備,可以加工純銅及其合金材料以制造致密的部件,,目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于熱交換器,、散熱器和電感應(yīng)器的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中。例如,,PEP這一技術(shù)在冷卻流道制造中的應(yīng)用,,升華三維通過(guò)提供完善的冷卻流道解決方案,將助力純銅零部件的性能提升到最優(yōu),。在此方案中,,純銅3D打印冷卻流道的優(yōu)勢(shì)在于可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)帶來(lái)更高的自由度,使設(shè)計(jì)師可以嘗試具有更高熱傳導(dǎo)能力的先進(jìn)結(jié)構(gòu),,創(chuàng)建高度集成,、復(fù)雜、更貼合零部件表面的隨形冷卻通道,,打印出結(jié)構(gòu)緊湊,、流體通道復(fù)雜、重量更輕,,尺寸更小,、效率更高的產(chǎn)品零部件,實(shí)現(xiàn)高性能純銅組件制造的新可能,,而這也正是航空航天和國(guó)防建設(shè)中所需要的,。
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