1. Predstavenie technológie medenej 3D tlače
Selektívne laserové tavenie (SLM), selektívne tavenie elektrónovým lúčom (SEBM), adhezívny prúd (BJ) a selektívne laserové spekanie (SLS) sú niekoľko populárnych aditívnych výrobných procesov, ktoré sa väčšinou používajú pri 3D tlači medi.
Slender Laser Melting (SLM) Pomocou lasera ako zdroja tepla umožňuje technológia SLM – aditívna metóda výroby práškového lôžka (PBF) – vytvárať trojrozmerné štruktúry tavením kovového prášku vrstvou po vrstve. Technika SLM môže dosiahnuť efekty tlače s vysokou hustotou a veľkú presnosť pri medenej 3D tlači. Nízka účinnosť tavenia vyplýva z obtiažnosti efektívneho pohlcovania energie lasera medeným práškom v dôsledku veľkej odrazivosti medi voči infračerveným laserom. Výskumníci vytvorili náhradné zdroje tepla vrátane zelených laserov alebo elektrónových lúčov na vyriešenie tohto problému s cieľom zvýšiť metalurgickú kvalitu medi a účinnosť tlače.
Aj keď ako zdroj tepla využíva elektrónový lúč, technológia selektívneho tavenia elektrónovým lúčom (SEBM) pripomína SLM. Pre 3D tlač medi sú vhodnejšie elektrónové lúče, pretože majú nižšiu odrazivosť voči medi a lepšiu penetračnú kapacitu. Vysoké nastavenie vákua umožňuje použiť technológiu SEBM, aby sa minimalizovala oxidácia materiálu použitím väčšieho výkonu, aby sa zaručili lepšie frekvencie spracovania. Pre 3D tlač materiálov s vysokou odrazivosťou, ako je meď, je preto SEBM najlepšou voľbou.
Technológia Adhesive Jet (BJ) je aditívna výrobná technika založená na práškovom lôžku, pri ktorej sa konečná kovová zložka získa najprv zlepením práškových častíc nastriekaním lepidla a následným odstránením lepidla spekaním alebo pyrolýzou. S relatívne nízkymi nákladmi a rýchlou výrobou medených komponentov so zložitými tvarmi môže BJ technológia dosiahnuť, ale kvôli lepidlám môžu mať medené časti, ktoré vytlačí BJ, o niečo menšiu hustotu a pevnosť ako tie, ktoré vytlačí SLM a SEBM.
Technika selektívneho laserového spekania (SLS) funguje podobne ako BJ, len použitý materiál je kombinácia zahŕňajúca nejaký polymér s nízkou teplotou topenia. Hoci čistá meď nemusí mať taký dobrý tlačový efekt ako SLM a SEBM, technológia SLS môže dosiahnuť 3D tlač materiálov zo zliatiny medi.
2.aplikácie a výzvy medenej 3D tlače
Technológia 3D tlače medi má obrovské možnosti využitia vo viacerých sférach. V oblasti elektroniky a elektrotechniky môžu 3D tlačené medené cievky napríklad výrazne zvýšiť tepelnú väzbu vinutia, znížiť straty a zvýšiť výkon elektromotorov. Komponenty z 3D tlačenej medi, ktoré spĺňajú kritériá vysokej teploty a vysokej pevnosti, sa môžu použiť v leteckom priemysle na výrobu radiátorov a výmenníkov tepla medzi komponentmi na prenos tepla. Okrem toho je technológia medenej 3D tlače široko používaná v oblastiach vrátane zdravotníctva a automobilového priemyslu.
Napriek tomu má 3D tlač medi aj určité ťažkosti. Po prvé, skvelá odrazivosť medi a vynikajúca tepelná vodivosť sťažujú zdrojom tepla, ako sú lasery alebo elektrónové lúče, efektívne roztaviť medený prášok, čím sa znižuje účinnosť tlače a je náročná kontrola metalurgickej kvality. Po druhé, vďaka veľkej ťažnosti medi sú práce po spracovaní vrátane odstraňovania prášku zložitejšie. Okrem toho obmedzenie používania medi na 3D tlač v niekoľkých sektoroch je jej pomerne drahá cena.
3. Originalita a pokrok technológie medenej 3D tlače
Výskumníci vždy hľadajú nové technológie a prístupy na riešenie problémov s medenou 3D tlačou. Miera absorpcie lasera a intenzita medi sa môžu zvýšiť napríklad legovaním alebo zavedením heterogénnych častíc. Pridanie nanočastíc hexaboridu lantanitého (LaB6) účinne umožnilo 3D tlač vysoko pevnej a vysoko vodivej medi spoločným úsilím vrátane siedmich univerzít vrátane University of Queensland. Táto spevnená čistá meď má nielen skvelé mechanické vlastnosti, ale zachováva si aj dobrú vodivosť a tepelnú stabilitu, čím ponúka nové koncepty pre medenú 3D tlač.
Okrem toho použitie nových laserových zdrojov vrátane zeleného lasera, modrého svetla a červeného svetla prinieslo nové perspektívy medenej 3D tlače vďaka vývoju laserových technológií. Meď môže pomôcť týmto laserovým zdrojom lepšie absorbovať, čím sa zvýši metalurgická kvalita a účinnosť tlače. Súbežne s týmto vývojom nových technológií prípravy a následného spracovania prášku podporili pokrok technológie medenej 3D tlače.
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-ortopedic-implant.html