純銅及銅合金由于極好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、耐腐蝕性及韌性等特點，被廣泛應(yīng)用于電力、散熱、管道、裝飾等領(lǐng)域，有的銅合金材料因具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和較高強度，被廣泛應(yīng)用于制造電子、航空、航天發(fā)動機燃燒室部件。但是隨著應(yīng)用端對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的需求增多，傳統(tǒng)加工工藝已逐漸無法滿足全部需求。

金屬3D打印技術(shù)能夠制造復(fù)雜的功能集成零部件，這一優(yōu)勢在銅金屬制造領(lǐng)域也同樣能夠得到體現(xiàn)，比如說在銅電感線圈制造領(lǐng)域，金屬3D打印技術(shù)就可以用于替代傳統(tǒng)制造工藝，直接制造復(fù)雜電感線圈, 避免對于組裝的需求和因焊接帶來的不足。關(guān)于銅的3D打印技術(shù)呈現(xiàn)出越來越經(jīng)濟多樣的發(fā)展態(tài)勢，根據(jù)3D科學(xué)谷之前介紹過Markforged推出了其金屬X打印機適用的最新材料-銅，本期3D科學(xué)谷與谷友進(jìn)一步來了解Markforged解決方案的幾大特點。

更輕松

更快捷

Markforged推出了其金屬X打印機適用的銅打印解決方案使得3D打印純銅變得非常簡單，借助Markforged Metal X系統(tǒng)，用戶可以輕松制造具有高導(dǎo)電率和導(dǎo)熱率的復(fù)雜零件，而這些零件以前是昂貴、費時或無法制造的。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，Markforged銅材料含大于99.8％的純銅，具有出色的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性以及高延展性?？稍谛枰獙?dǎo)熱或?qū)щ姷牡胤绞褂肕arkforged銅，替代傳統(tǒng)制造工藝太昂貴或無法實現(xiàn)復(fù)雜形狀的挑戰(zhàn)。

▲ 經(jīng)濟便利的銅3D打印

來源：Markforged

Markforged推出的銅材料帶來的打印的便利性如下：

一個平臺

使用Markforged銅材料進(jìn)行3D打印與其他材料打印是一樣的過程，在Metal X系統(tǒng)上使用現(xiàn)有的硬件和軟件系統(tǒng)進(jìn)行打印工作。在基于云的切片軟件Eiger的材料下拉菜單中選擇“銅”，然后立即開始打印，目前在Metal X上切換材料大約需要10分鐘。

易于打印

Metal X利用熔絲制造（FFF）技術(shù)，使得3D打印銅變得簡單。銅金屬粉末與粘結(jié)劑混合加工成長絲，3D打印完成后，用戶清洗零件脫蠟，然后將零件裝入熔爐中，熔爐去除殘留的粘結(jié)劑，然后將粉末燒結(jié)成最終的全金屬零件。

▲ 經(jīng)濟便利的銅3D打印

來源：Markforged

應(yīng)用領(lǐng)域

從散熱器到定制的焊柄，Markforged的用戶現(xiàn)在可以重新發(fā)明制造銅組件的方式。用戶甚至正在嘗試使用具有復(fù)雜內(nèi)部冷卻通道的打印部件。消除銅焊或焊接組件，以降低成本，提高一致性并消除制造中的薄弱環(huán)節(jié)。

3D科學(xué)谷Review

由于銅的導(dǎo)熱性和反射性極佳，這使得銅金屬在3D打印機內(nèi)部難以操作。雖然當(dāng)前選擇性激光熔化（SLM）3D打印技術(shù)可以用于制造銅金屬粉末材料。但是銅金屬在激光熔化的過程中，吸收率低，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)量難以控制等問題。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。

之前，F(xiàn)raunhofer ILT推出了綠色激光器解決方案，與1μm波長的波長相比更短，波長在515nm。這意味著更少的激光功率輸出，此外，激光束可以更精確地聚焦，使其能夠使用新的SLM工藝制造更加精細(xì)的部件。

不過Markforged公司的銅3D打印工藝與Fraunhofer ILT推出了綠色激光器解決方案并不相同，與粉末床選區(qū)激光熔化金屬3D打印工藝相區(qū)別，Markforged使用的是擠出式的3D打印技術(shù)，通過解決以前無法解決的挑戰(zhàn)，來降低汽車生產(chǎn)制造成本，同時提高電動汽車電機的效率。

根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，在電動汽車方面，銅的3D打印也具有一定的應(yīng)用潛力。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)是電動汽車的核心，也是區(qū)別于內(nèi)燃機汽車的最大不同點。電力驅(qū)動及控制系統(tǒng)由驅(qū)動電動機、電源和電動機控制裝置等組成。電動汽車的其他裝置基本與內(nèi)燃機汽車相同。電力驅(qū)動子系統(tǒng)由電控單元、控制器、電動機、機械傳動裝置和驅(qū)動車輪組成。主能源子系統(tǒng)由主能源、能量管理系統(tǒng)和充電系統(tǒng)構(gòu)成。輔助控制子系統(tǒng)具有動力轉(zhuǎn)向、溫度控制和輔助動力供給等功能。