A impressão 3D de metal com cobre oferece excelentes propriedades mecânicas

Atualmente, designers e engenheiros estão recorrendo com mais frequência à impressão 3D de metal de nível industrial (manufatura aditiva) para protótipos e peças de produção. Na Protolabs, nossa tecnologia de sinterização direta a laser de metal (DMLS) cria protótipos de metal totalmente funcionais e peças de uso final em poucos dias.

Para atender a essa crescente demanda por metal e oferecer mais opções de materiais, adicionamos uma liga de cobre (CuNi2SiCr). Este material está atualmente disponível para trabalhos de maior resolução com tamanho máximo de construção de 100 mm x 100 mm x 100 mm. Pense aproximadamente no tamanho de uma bola de softball em seu ponto mais largo. Preços instantâneos estão disponíveis.

Liga de cobre para impressão 3D

Cobre CuNi2SiCr é um material de liga de cobre, não cobre elementar (designação UNS C18000), que combina excelentes propriedades mecânicas com alta condutividade térmica e elétrica, juntamente com maior resistência à corrosão. Esta liga pode ser usada em ambientes agressivos onde o cobre puro não é viável.

Nossa liga de cobre recém-adicionada junta-se às nossas outras opções de metal para DMLS, que incluem alumínio, cromo-cobalto, Inconel, aço inoxidável e titânio. Uma espessura de camada tão fina quanto 0,0008 pol. (0,02 mm) e tamanho mínimo de recurso de 0,039 pol. (1,000 mm) é possível com cobre impresso em 3D. As peças recebem um acabamento padrão ou polimento manual, e opções de usinagem secundárias estão disponíveis para garantir que suas peças estejam completas quando você as receber. Como acontece com todos os materiais DMLS, as seguintes operações secundárias estão disponíveis para suas peças:fresamento de 3 e 5 eixos, torneamento, fio EDM, rosqueamento, alargamento, prensagem isostática a quente (HIP), testes mecânicos e inspeções de primeiro artigo.
O cobre se junta a uma lista crescente de opções de metal para impressão 3D.

Propriedades do material de cobre impresso em 3D 

Como ambos os materiais são altamente condutores em comparação com outros metais, pode valer a pena considerar cuidadosamente qual material é o certo para o seu projeto, embora a escolha entre alumínio e cobre dependa da sua aplicação específica. Consulte a tabela abaixo [Observação:a composição das ligas de cobre e alumínio da Protolabs pode diferir das ligas oferecidas por outras empresas.]:

MATERIAL	RESISTÊNCIA À TRAÇÃO MÁXIMA	0,2% DE RENDIMENTO	ALONGAMENTO	DUREZA
Alumínio (AlSi10Mg)	35 ksi	20 ksi	10%	47,2 HRB
Cobre (CuNi2SiCr)	69 ksi	58 ksi	25%	85 HRC

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A opção de cobre usinado

Saindo do mundo da impressão 3D por um momento, deve-se notar que na Protolabs também oferecemos a opção de cobre usinado - isto é, o cobre elementar que existe na natureza. O cobre perde apenas para a prata em condutividade elétrica, um fator que o torna um dos metais mais importantes em uso atualmente. Por exemplo, a fiação de cobre (e alumínio) basicamente torna a eletricidade possível. Hoje, o cobre é um ingrediente em mais de 570 ligas metálicas diferentes. Nosso guia de fabricação de metal oferece mais informações sobre cobre usinado.

Aplicações da impressão 3D em cobre

Adicionar cobre à oferta DMLS expande as aplicações de engenharia dos metais DMLS da Protolabs. A condutividade do cobre é eficaz para aplicações de transferência térmica. Quando o cobre é fabricado com impressão 3D, um engenheiro pode criar projetos complexos que visam câmaras internas com aquecimento ou resfriamento. Isso não é possível com métodos de fabricação subtrativos. Dissipadores de calor e trocadores de calor são uma aplicação ideal para este material quando o peso não é uma preocupação. O cobre é realmente o passo em frente quando se trata de condutividade térmica e elétrica. O cobre é estruturalmente mais forte, mais duro e tem maior alongamento quando comparado ao alumínio. Se a condutividade não for o principal requisito da aplicação, o alumínio pode atender bem às suas necessidades, especialmente se você precisar de uma peça leve de alto desempenho, como em uma aplicação automotiva ou aeroespacial.

Conforme mencionado, a nova liga de cobre junta-se às nossas outras opções de metal para manufatura aditiva. Cada um oferece a flexibilidade de criar peças com geometrias complexas, em comparação com a usinagem isolada. Na Protolabs, podemos executar um único protótipo até a produção total para projetos de manufatura aditiva e subtrativa. Para obter ajuda adicional, sinta-se à vontade para entrar em contato com um engenheiro de aplicativos da Protolabs em 877-479-3680 ou [email protected]. Para começar seu próximo projeto de design hoje, basta fazer upload de um modelo CAD 3D para obter uma cotação interativa em algumas horas.

Joseph Iannuzzelli é engenheiro de produção em nossa fábrica de impressão 3D/aditiva perto de Raleigh, Carolina do Norte. A Ciência dos Materiais é uma visão mais detalhada dos materiais de fabricação.