FFF ヒューズ押出技術を使用した純銅部品の 3D プリント

TIWARI Scientific Instruments (TSI) は、デバイス指向のドイツの新興企業であり、材料の熱測定および試験システムと金属およびセラミックの積層造形技術に重点を置いており、欧州宇宙機関 (ESA) にサービスを提供しています。 同社が開発したヒューズ FFF 3D 印刷プロセスは、金属またはセラミック粒子をワイヤに追加し、最終的に金属またはセラミック部品を取得できるため、宇宙用途向けの製造機能を提供します。

このプロセスを使用して製造されたステンレス鋼、チタン、酸化アルミニウム、および炭化ケイ素部品は、ESA 材料および電気部品研究所で包括的な非破壊検査および破壊検査を受け、その付加価値とスペースの使い勝手を評価しています。驚くべきことに、これらの 3D プリント部品は、従来の類似製品よりも高い機械的特性を備えており、中でもステンレス鋼は、以前は破損せずに不可能だった 100% まで拡張することができます。



3Dプリントされた炭化ケイ素フィルター

ESA のインキュベーターとして、TSI は材料の熱的および機械的特性に焦点を当てています。高い熱伝導率に基づいて、純銅の 3D プリントは常に注目されており、TSI は低コストの 3D プリント ソリューションを発売したいと考えています。最近、同社は FFF 技術の採用に成功し、高密度、複雑な構造、および無酸素純銅ラジエーター印刷を実現しました。

純銅を粉末またはフィラメントに加工することは非常に困難です。純銅の3Dプリント工程は数多くありますが、その多くは単体のケースであり、各工程に携わる企業は非常に少ないのが現状です。グリーンレーザー印刷の使用は、現在のパウダーベッド技術の重要な開発ですが、3D印刷に適したグリーンレーザーは非常に少なく、TRUMPFが発売した製品は現在、個別に販売されていません。要求の厳しいアプリケーションの場合、SLM で印刷されたパーツは、パーツの構成とパフォーマンスに影響を与える可能性のある追加の機械加工と後処理が必要になる場合があります。



nTopology で設計され、TSI ヒューズで 3D プリントされた純銅製熱交換器



TCT展示会でのTRUMPFの純銅品質評価サンプル

FFF 技術を使用して、パーツ印刷の層の厚さを 50μm に設定し、焼結プロセス中の収縮により層の厚さによる粗さを減らします。部品は手作業で研磨するか、グリーン条件下で機械加工することができるため、その後の処理、脱バインダーおよび焼結のコストを削減できます。 TSI テクノロジーを使用すると、金属およびセラミック部品の密度は 99% を超えることができます。

押出成形技術を使用して金属部品を 3D プリントする現在、有名な外国企業には Desktop Metal や Markforged があり、国内企業には Shenghua 3D、Shanghai Fuzhi、Longitudinal Cube などがあります。 DMの機器は長年発売されていますが、バージョンアップや応用という点ではあまり報道されていないようで、国内メーカーの技術はほぼ似ています。材料に関しては、ほとんどの外国企業は独自に材料を生産できますが、国内企業はほとんどサードパーティの材料を使用しています。



nTopology で設計され、TSI ヒューズで 3D プリントされた純銅製熱交換器



熱交換器の放熱効果シミュレーション

一般に、金属線のバインダー含有率は比較的高く、体積比は約40%である。 TCT 3D印刷展示会で、上海富治は同社の押出成形ベースの金属3Dプリンターを実演しました.プリンターの隣にある脱脂炉は非常に目立ちます.Shenghua 3Dも公式サイトに脱脂炉を展示しました.Exoneなどの企業はバインダーを展示しました.スプレー技術は、脱バインダーと焼結を1つのステップで完了するものであり、別個の脱バインダー工程はありません。



昇華三次元脱脂炉



Markforged メタル 3D プリント パーツ

外国の研究者はエクソン装置を使用して純銅材料の研究を行ってきましたが、準備された材料は密度やその他の特性が高くなく、高密度化を達成するために熱間静水圧プレスが必要です（焼結密度のみが90％を超える必要があります）。同時に、粉末の粒度分布とインク組成が部品の性能に影響を与える重要な要因であることもわかりました。今年の 2 月、デジタル メタルは純銅 3D 印刷材料の発売を発表しました。これは、正式に認定された純銅材料とバインダー ジェット 3D 印刷システムのプロセスを提供する最初の装置メーカーになりました。同社が公表したデータによると、バインダー注入技術で成形された純銅の密度は96.6%、銅純度は99.9%であるが、同社の後処理工程に熱間静水圧プレスが含まれるかどうかは不明である。 .

DLP 純銅 3D 印刷プロセスに関しては、外国の Holo 企業は高解像度光学イメージャーを使用して、純銅粉末と感光性樹脂のスラリーを 3D 印刷し、すでに成熟した金属射出成形 (MIM) と組み合わせています。 、印刷されたグリーン ボディを脱バインダーおよび焼結し、最終的に高性能部品を製造します。 Holo はまた、特定の化学物質が焼結部品の機械的または化学的特性に影響を与える可能性がある金属射出成形で使用されるワックスベースの材料とは異なり、樹脂マトリックスの組成を最適化しました。 Holo Company は、そのスラリーは優れた分散性を持ち、印刷プロセス中に均一な層の厚さを形成でき、プリンターは 10 秒未満で新しい層を固化できると主張しています。現在、DLP+脱脂焼結プロセスを通じてHoloによって形成された純銅の密度は、平均で96-98%であり、バルク銅の95%の熱伝導率と伝導率を達成するのに十分です。さらに、このプロセスは、レーザー印刷によって引き起こされるクラックの問題も減らすことができます。

純銅の 3D 印刷プロセスの開発では、熱伝導率と電気伝導率が主な焦点です。銅の導電率は純度に直接関係しており、汚染物質、特に鉄は最終的な性能に影響します。実際、純粋な銅を直接溶解して形成できるレーザーや電子ビームに加えて、DLP、FFF、3DP などのプロセスでは、脱脂および焼結プロセスを取り除くことはできません。近年普及している新しいタイプの金属3Dプリントとして、人々は3Dプリント後のリンクにもっと注意を払うべきです.