1.Introductie van koperen 3D-printtechnologie
Selective Laser Melting (SLM), Selective Electron Beam Melting (SEBM), Adhesive Jet (BJ) en Selective Laser Sintering (SLS) zijn de verschillende populaire additieve productieprocessen die meestal worden gebruikt bij het 3D-printen van koper.
Slender Laser Melting (SLM) Door gebruik te maken van laser als warmtebron, maakt de SLM-technologie, een additieve productiemethode met poederbedsmelten (PBF), het mogelijk driedimensionale structuren te construeren door laag voor laag metaalpoeder te smelten. De SLM-techniek kan printeffecten met hoge dichtheid en grote nauwkeurigheid bereiken bij 3D-printen met koper. Een lage smeltefficiëntie is het gevolg van de moeilijkheid waarmee de laserenergie efficiënt door koperpoeder wordt geabsorbeerd vanwege de grote reflectie van koper ten opzichte van infraroodlasers. Onderzoekers hebben vervangende warmtebronnen ontwikkeld, waaronder groene lasers of elektronenstralen, om dit probleem op te lossen en de metallurgische kwaliteit en printefficiëntie van koper te verbeteren.
Hoewel het gebruik maakt van een elektronenbundel als warmtebron, lijkt de Selective Electron Beam Melting (SEBM) -technologie op SLM. beter geschikt voor het 3D-printen van koper zijn elektronenstralen, omdat ze een lagere reflectiviteit ten opzichte van koper hebben en een beter penetrerend vermogen hebben. Hoge vacuüminstellingen maken het mogelijk om SEBM-technologie uit te voeren om materiaaloxidatie te minimaliseren door meer vermogen te gebruiken om betere verwerkingsfrequenties te garanderen. Voor het 3D-printen van materialen met een hoog reflectievermogen, zoals koper, is SEBM daarom de beste optie.
Adhesive Jet (BJ)-technologie is een op poederbed gebaseerde additieve productietechniek waarbij het uiteindelijke metalen onderdeel wordt verkregen door eerst poederdeeltjes aan elkaar te lijmen door lijm te spuiten en vervolgens de lijm te verwijderen door sinteren of pyrolyse. Met relatief lage kosten en snelle vervaardiging van koperen componenten met ingewikkelde vormen kan de BJ-technologie dit bereiken. Maar vanwege de lijmen kunnen de koperen onderdelen die BJ print, iets minder dichtheid en sterkte hebben dan die gedrukt door SLM en SEBM.
De Selective Laser Sintering (SLS)-techniek werkt op dezelfde manier als die van BJ, alleen het gebruikte materiaal is een combinatie van polymeer met een laag smeltpunt. Hoewel puur koper mogelijk niet zo'n goed printeffect heeft als SLM en SEBM, kan de SLS-technologie mogelijk 3D-printen van koperlegeringsmaterialen mogelijk maken.
2. Toepassingen en uitdagingen van koper 3D-printen
De 3D-printtechnologie van Copper biedt enorme mogelijkheden voor gebruik op verschillende gebieden. Op het gebied van elektronica en elektrotechniek kunnen 3D-geprinte koperspoelen bijvoorbeeld de thermische koppeling van wikkelingen aanzienlijk vergroten, verliezen verminderen en de prestaties van elektromotoren verbeteren. Omdat ze voldoen aan de criteria voor hoge temperaturen en hoge sterkte, kunnen 3D-geprinte koperen componenten in de lucht- en ruimtevaartindustrie worden gebruikt om onder meer radiatoren en warmtewisselaars te vervaardigen. Bovendien wordt de 3D-printtechnologie van koper op grote schaal toegepast in domeinen als de gezondheidszorg en de automobielsector.
Toch heeft het 3D-printen van koper ook bepaalde problemen. In de eerste plaats maken de grote reflectiviteit en superieure thermische geleidbaarheid van koper het moeilijk voor warmtebronnen zoals lasers of elektronenstralen om koperpoeder efficiënt te smelten, waardoor de printefficiëntie afneemt en de metallurgische kwaliteitscontrole een uitdaging wordt. Ten tweede maakt de grote ductiliteit van koper de nabewerkingswerkzaamheden, waaronder het verwijderen van poeder, complexer. Bovendien zijn de kosten vrij hoog om het gebruik van 3D-koperprinten in verschillende sectoren te beperken.
3.Originaliteit en vooruitgang van koperen 3D-printtechnologie
Onderzoekers kijken altijd naar nieuwe technologieën en benaderingen om de problemen met 3D-printen met koper aan te pakken. De laserabsorptiesnelheid en -intensiteit van koper kunnen bijvoorbeeld worden verhoogd door het legeren of introduceren van heterogene deeltjes. Het toevoegen van lanthaanhexaboride (LaB6) nanodeeltjes heeft het 3D-printen van zeer sterk en goed geleidend koper effectief mogelijk gemaakt door een gezamenlijke inspanning van zeven universiteiten, waaronder de Universiteit van Queensland. Dit versterkte zuivere koper heeft niet alleen geweldige mechanische eigenschappen, maar behoudt ook een goede geleidbaarheid en thermische stabiliteit, waardoor nieuwe concepten voor koper 3D-printen worden geboden.
Bovendien heeft het gebruik van nieuwe laserbronnen, waaronder groene laser, blauw licht en rood licht, koper 3D-printen nieuwe perspectieven geboden dankzij de evolutie van lasertechnologieën. Koper kan ervoor zorgen dat deze laserbronnen beter worden geabsorbeerd, waardoor de metallurgische kwaliteit en de printefficiëntie worden verbeterd. Gelijktijdig met deze ontwikkeling van nieuwe poedervoorbereidings- en nabehandelingstechnologieën werd de vooruitgang van de koper-3D-printtechnologie hierdoor aangemoedigd.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-orthopedic-implant.html