1.Introducció de la tecnologia d'impressió 3D de coure
La fusió selectiva per làser (SLM), la fusió selectiva per feix d'electrons (SEBM), l'adhesiu Jet (BJ) i la sinterització selectiva per làser (SLS) són els diversos processos de fabricació additiva populars que s'utilitzen principalment en la impressió 3D de coure.
Slender Laser Melting (SLM) Utilitzant làser com a font de calor, la tecnologia SLM, un mètode de fabricació additiva de fusió en llit de pols (PBF), permet construir estructures tridimensionals mitjançant la fusió capa per capa de pols metàl·lica. La tècnica SLM pot aconseguir efectes d'impressió d'alta densitat i una gran precisió en la impressió 3D de coure. La baixa eficiència de fusió resulta de la dificultat de l'energia làser per ser absorbida de manera eficient per la pols de coure a causa de la gran reflectància del coure cap als làsers infrarojos. Els investigadors han creat fonts de calor substitutives, com ara làsers verds o feixos d'electrons, per resoldre aquest problema per augmentar el grau metal·lúrgic i l'eficiència d'impressió del coure.
Tot i que fa ús d'un feix d'electrons com a font de calor, la tecnologia Selective Electron Beam Melting (SEBM) s'assembla a SLM. Els feixos d'electrons són els més adequats per a la impressió en 3D de coure, ja que tenen una menor reflectivitat cap al coure i una millor capacitat de penetració. Els paràmetres d'alt buit permeten dur a terme la tecnologia SEBM per minimitzar l'oxidació del material utilitzant més potència per garantir millors freqüències de processament. Per a la impressió 3D de materials d'alta reflectivitat com el coure, SEBM és, per tant, la millor opció.
La tecnologia Adhesive Jet (BJ) és una tècnica de fabricació additiva basada en llit de pols mitjançant la qual el component metàl·lic final s'obté enganxant primer partícules de pols juntes mitjançant polvorització d'adhesiu i, posteriorment, eliminant l'adhesiu mitjançant sinterització o piròlisi. Amb un cost relativament baix i una fabricació ràpida de components de coure amb formes complicades, la tecnologia BJ pot aconseguir-ho, però a causa dels adhesius, les peces de coure que imprimeixen BJ poden tenir una densitat i resistència una mica menys que les impreses per SLM i SEBM.
La tècnica de sinterització selectiva per làser (SLS) funciona de manera similar a BJ, només el material utilitzat és una combinació que inclou algun polímer de baix punt de fusió. Tot i que el coure pur pot no tenir un efecte d'impressió tan bo com SLM i SEBM, la tecnologia SLS pot aconseguir la impressió 3D de materials d'aliatge de coure.
2.Aplicacions i reptes de la impressió 3D de coure
La tecnologia d'impressió 3D del coure té grans possibilitats d'ús en diversos àmbits. En l'àmbit de l'electrònica i l'enginyeria elèctrica, les bobines de coure impreses en 3D poden, per exemple, augmentar molt l'acoblament tèrmic dels bobinatges, reduir les pèrdues i augmentar el rendiment dels motors elèctrics. Complint amb criteris d'alta temperatura i alta resistència, els components de coure impresos en 3D es poden utilitzar a la indústria aeroespacial per fabricar radiadors i intercanviadors de calor, entre components de transferència de calor. A més, la tecnologia d'impressió 3D de coure s'aplica àmpliament en dominis com la sanitat i l'automoció.
Tot i així, la impressió 3D de coure també té certes dificultats. En primer lloc, la gran reflectivitat del coure i la conductivitat tèrmica superior dificulten que les fonts de calor com els làsers o els feixos d'electrons fonguin de manera eficient la pols de coure, reduint per tant l'eficiència d'impressió i desafiant el control de qualitat metal·lúrgica. En segon lloc, la gran ductilitat del coure fa que les tasques posteriors al processament, inclosa l'eliminació de pols, siguin més complexes. A més, limitar l'ús del coure d'impressió 3D en diversos sectors és el seu cost força car.
3.Originalitat i avenç de la tecnologia d'impressió 3D de coure
Els investigadors sempre busquen noves tecnologies i enfocaments per fer front a les dificultats de la impressió 3D de coure. La taxa d'absorció del làser i la intensitat del coure es poden augmentar, per exemple, mitjançant l'aliació o la introducció de partícules heterogènies. L'addició de nanopartícules d'hexaborur de lantà (LaB6) ha permès eficaçment la impressió en 3D de coure d'alta resistència i alta conductivitat mitjançant un esforç combinat que inclou set universitats, inclosa la Universitat de Queensland. Aquest coure pur reforçat no només té grans qualitats mecàniques, sinó que també conserva una bona conductivitat i estabilitat tèrmica, oferint així conceptes nous per a la impressió 3D de coure.
A més, l'ús de noves fonts làser, com ara làser verd, llum blava i llum vermella, ha presentat noves perspectives d'impressió 3D de coure gràcies a l'evolució de les tecnologies làser. El coure pot ajudar a absorbir millor aquestes fonts làser, millorant així la qualitat metal·lúrgica i l'eficiència d'impressió. Paral·lelament a aquest desenvolupament de noves tecnologies de preparació i posttractament de pols, s'ha fomentat l'avenç de la tecnologia d'impressió 3D de coure.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-orthopaedic-implant.html