Metall-3D-Druck mit Kupfer bietet hervorragende mechanische Eigenschaften

Designer und Ingenieure wenden sich heutzutage immer häufiger dem industrietauglichen 3D-Metalldruck (additive Fertigung) für Prototypen und Produktionsteile zu. Bei Protolabs baut unsere Direct Metal Laser Sintering (DMLS)-Technologie innerhalb weniger Tage voll funktionsfähige Metallprototypen und Endverbrauchsteile.

Um dieser steigenden Nachfrage nach Metall gerecht zu werden und mehr Materialoptionen anzubieten, haben wir eine Kupferlegierung (CuNi2SiCr) hinzugefügt. Dieses Material ist derzeit für Aufträge mit höherer Auflösung mit einer maximalen Baugröße von 100 mm x 100 mm x 100 mm verfügbar. Stellen Sie sich ungefähr die Größe eines Softballs an seiner breitesten Stelle vor. Sofortpreise sind verfügbar.

3D-Druck-Kupferlegierung

Kupfer CuNi2SiCr ist ein legiertes Kupfermaterial, kein elementares Kupfer (UNS-Bezeichnung C18000), das hervorragende mechanische Eigenschaften mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit sowie verbesserter Korrosionsbeständigkeit kombiniert. Diese Legierung kann in rauen Umgebungen eingesetzt werden, in denen reines Kupfer nicht möglich ist.

Unsere neu hinzugefügte Kupferlegierung ergänzt unsere anderen Metalloptionen für DMLS, darunter Aluminium, Kobalt-Chrom, Inconel, Edelstahl und Titan. Mit 3D-gedrucktem Kupfer ist eine Schichtdicke von nur 0,0008 Zoll (0,02 mm) und eine minimale Strukturgröße von 0,039 Zoll (1,000 mm) möglich. Die Teile erhalten ein Standardfinish oder eine Handpolitur, und sekundäre Bearbeitungsoptionen sind verfügbar, um sicherzustellen, dass Ihre Teile vollständig sind, wenn Sie sie erhalten. Wie bei allen DMLS-Materialien stehen für Ihre Teile die folgenden sekundären Operationen zur Verfügung:3- und 5-Achsen-Fräsen, Drehen, Drahterodieren, Gewindebohren, Reiben, heißisostatisches Pressen (HIP), mechanische Tests und Erstmusterprüfungen.

Kupfer reiht sich in eine wachsende Liste von Metalloptionen für den 3D-Druck ein.

Materialeigenschaften von 3D-gedrucktem Kupfer 

Da beide Materialien im Vergleich zu anderen Metallen sehr leitfähig sind, lohnt es sich möglicherweise, sorgfältig zu überlegen, welches Material für Ihr Projekt das richtige ist, obwohl die Wahl zwischen Aluminium und Kupfer von Ihrer spezifischen Anwendung abhängt. Siehe Tabelle unten [Hinweis:Die Zusammensetzung der Kupfer- und Aluminiumlegierungen von Protolabs kann von den Legierungen anderer Unternehmen abweichen.]:

MATERIAL	ULTIMATIVE REISSFESTIGKEIT	0,2 % ERTRAG	VERLÄNGERUNG	HÄRTE
Aluminium (AlSi10Mg)	35 ksi	20 ksi	10 %	47,2 HRB
Kupfer (CuNi2SiCr)	69 ksi	58 ksi	25 %	85 HRC

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Die Option aus bearbeitetem Kupfer

Um die Welt des 3D-Drucks für einen Moment zu verlassen, sollte beachtet werden, dass wir bei Protolabs auch die Option von bearbeitetem Kupfer anbieten – d. h. dem elementaren Kupfer, das in der Natur vorkommt. Kupfer ist in der elektrischen Leitfähigkeit nur an zweiter Stelle nach Silber, ein Faktor, der es zu einem der wichtigsten Metalle macht, die heute verwendet werden. Zum Beispiel machen Kupfer- (und Aluminium-) Leitungen grundsätzlich Strom möglich. Heute ist Kupfer Bestandteil von mehr als 570 verschiedenen metallischen Legierungen. Unser Leitfaden zur Metallherstellung bietet weitere Informationen über bearbeitetes Kupfer.

Anwendungen des Kupfer-3D-Drucks

Das Hinzufügen von Kupfer zum DMLS-Angebot erweitert die technischen Anwendungen der DMLS-Metalle von Protolabs. Die Leitfähigkeit von Kupfer ist für Wärmeübertragungsanwendungen effektiv. Wenn Kupfer mit 3D-Druck hergestellt wird, kann ein Ingenieur komplexe Konstruktionen erstellen, die auf Innenkammern mit Erwärmung oder Kühlung abzielen. Mit subtraktiven Fertigungsverfahren ist dies nicht möglich. Kühlkörper und Wärmetauscher sind eine ideale Anwendung für dieses Material, wenn das Gewicht keine Rolle spielt. Kupfer ist wirklich der Schritt nach oben, wenn es um thermische und elektrische Leitfähigkeit geht. Kupfer ist im Vergleich zu Aluminium strukturell fester, härter und hat eine höhere Dehnung. Wenn Leitfähigkeit nicht die oberste Anwendungsanforderung ist, kann Aluminium Ihre Anforderungen gut erfüllen, insbesondere wenn Sie ein Hochleistungsteil mit geringem Gewicht benötigen, z. B. in einer Automobil- oder Luft- und Raumfahrtanwendung.

Wie bereits erwähnt, ergänzt die neue Kupferlegierung unsere anderen Metalloptionen für die additive Fertigung. Jedes bietet im Vergleich zur reinen Bearbeitung die Flexibilität, Teile mit komplexen Geometrien zu erstellen. Bei Protolabs können wir sowohl für additive als auch für subtraktive Fertigungsprojekte einen einzelnen Prototyp bis zur vollständigen Produktion ausführen. Wenn Sie weitere Hilfe benötigen, wenden Sie sich bitte unter 877-479-3680 oder [email protected] an einen Anwendungstechniker von Protolabs. Um Ihr nächstes Designprojekt noch heute zu starten, laden Sie einfach ein 3D-CAD-Modell hoch, um innerhalb weniger Stunden ein interaktives Angebot zu erhalten.

Joseph Iannuzzelli ist Fertigungsingenieur in unserer Anlage für 3D-Druck/additive Fertigung in der Nähe von Raleigh, North Carolina. Materials Science ist ein genauerer Blick auf Fertigungsmaterialien.