1. Uvod u tehnologiju bakra 3D ispisa
Selektivno lasersko taljenje (SLM), selektivno taljenje elektronskim snopom (SEBM), mlaz ljepila (BJ) i selektivno lasersko sinteriranje (SLS) nekoliko su popularnih aditivnih proizvodnih procesa koji se uglavnom koriste u 3D ispisu bakra.
Slender Laser Melting (SLM) Korištenjem lasera kao izvora topline, SLM tehnologija-aditivna proizvodna metoda s taljenjem sloja praha (PBF)-omogućuje konstruiranje trodimenzionalnih struktura sloj po sloj topljenjem metalnog praha. SLM tehnika može postići efekte ispisa visoke gustoće i veliku točnost u 3D ispisu bakra. Niska učinkovitost taljenja rezultat je poteškoća u učinkovitoj apsorpciji energije lasera od bakrenog praha zbog velike refleksije bakra prema infracrvenim laserima. Istraživači su stvorili zamjenske izvore topline, uključujući zelene lasere ili elektronske zrake kako bi riješili ovaj problem kako bi povećali metaluršku kvalitetu bakra i učinkovitost ispisa.
Iako koristi elektronsku zraku kao izvor topline, selektivna tehnologija topljenja elektrona (SEBM) nalikuje SLM -u. Bolje za 3D ispis bakra su elektronske grede jer imaju nižu reflektivnost prema bakra i bolji prodorni kapacitet. Visoke postavke vakuuma omogućuju provođenje SEBM tehnologije kako bi se umanjila oksidacija materijala koristeći veću energiju kako bi se zajamčila bolja frekvencija obrade. Za 3D ispis materijala visoke reflektivnosti poput bakra, SEBM je, dakle, najbolja opcija.
Adhesive Jet (BJ) tehnologija je aditivna proizvodna tehnika koja se temelji na sloju praha pri čemu se konačna metalna komponenta dobiva prvim lijepljenjem čestica praha raspršivanjem ljepila i naknadnim uklanjanjem ljepila sinteriranjem ili pirolizom. S relativno niskom cijenom i brzom proizvodnjom bakrenih komponenti zamršenih oblika, BJ tehnologija može postići. Ali zbog ljepila, BJ otisci bakrenih dijelova mogu imati nešto manju gustoću i snagu od onih koje tiskaju SLM i SEBM.
Tehnika selektivnog laserskog sinteriranja (SLS) radi slično BJ-u samo što je korišteni materijal kombinacija koja uključuje neki polimer niske točke taljenja. Iako čisti bakar možda neće imati tako dobar učinak ispisa kao SLM i SEBM, SLS tehnologija može postići 3D ispis materijala od legura bakra.
2. Prijave i izazovi za 3D ispis
Bakarna tehnologija 3D ispisa ima ogromne mogućnosti za upotrebu u nekoliko sfera. U području elektronike i elektrotehnike, 3D ispisane bakrene zavojnice mogu, na primjer, uvelike povećati toplinsko spajanje namota, niže gubitke i povećati performanse električnih motora. Susretni na visoku temperaturu i kriterije visoke čvrstoće, 3D tiskane bakrene komponente mogu se koristiti u zrakoplovnoj industriji za proizvodnju radijatora i izmjenjivača topline, među komponentama prijenosa topline. Nadalje, široko se primjenjuje u domenama, uključujući zdravstvenu zaštitu i automobilsku tehnologiju 3D ispisa.
Ipak, 3D printanje bakra ima i određenih poteškoća. Prije svega, velika reflektivnost bakra i vrhunska toplinska vodljivost otežavaju izvorima topline poput lasera ili elektronskih zraka učinkovito topljenje bakrenog praha, čime se smanjuje učinkovitost ispisa i predstavlja izazov metalurškoj kontroli kvalitete. Drugo, velika duktilnost bakra čini poslove naknadne obrade, uključujući uklanjanje praha, složenijima. Nadalje, ograničenje upotrebe 3D ispisa bakra u nekoliko sektora je njegova prilično skupa cijena.
3.Originalnost i napredak tehnologije 3D ispisa na bakru
Istraživači uvijek traže nove tehnologije i pristupe za rješavanje poteškoća s bakrenim 3D ispisom. Brzina laserske apsorpcije i intenzitet bakra mogu se povećati, na primjer, legiranjem ili uvođenjem heterogenih čestica. Dodavanje nanočestica lantanovog heksaborida (LaB6) učinkovito je omogućilo 3D ispis bakra visoke čvrstoće i visoke vodljivosti zajedničkim naporima uključujući sedam sveučilišta, uključujući Sveučilište Queensland. Ovaj ojačani čisti bakar ne samo da ima izvrsne mehaničke kvalitete, već također čuva dobru vodljivost i toplinsku stabilnost, čime nudi svježe koncepte za 3D ispis bakra.
Nadalje, korištenje novih izvora lasera, uključujući zeleni laser, plavo svjetlo i crveno svjetlo, pružilo je nove izglede za 3D ispis na bakru zahvaljujući evoluciji laserskih tehnologija. Bakar može pomoći da se ti laserski izvori bolje apsorbiraju, čime se poboljšava metalurška kvaliteta i učinkovitost ispisa. Paralelno s ovim razvojem novih tehnologija pripreme praha i naknadne obrade potaknut je napredak tehnologije 3D ispisa bakra.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-orthopedic-implant.html