材料

研究人员加入石墨烯以提高3D印刷铜的强度和密度

一个研究人员团队乌普萨拉大学,与石墨烯专家一起graphmatech.,用铜粉对高强度部件的3D印刷进行了重大进展。

通过使用Graphmatech专有的涂层技术,该团队能够在铜粉末微粒的外表面覆盖一层石墨烯层。由于石墨烯颜色较深,涂层降低了混合3D打印粉末的反射率,大幅提高了其能量吸收水平。当使用激光粉末床熔化(L-PBF)系统打印时,这被发现转化为更高的零件密度和改善的机械性能。

Ulf Jansson教授的研究小组在该大学Ångström实验室领导了这项研究,他说:“用石墨烯涂层金属粉末的新工艺为不同应用领域的新材料设计开辟了非常有趣的前景。”

铜粉末涂覆在石墨烯中。通过乌普萨拉大学的图像。
石墨烯涂覆铜粉的SEM成像。通过乌普萨拉大学的图像。

具有高度反射金属的问题

由于L-PBF的光学特性,用高反射性金属(如纯铜)进行3D打印是具有挑战性的。在大多数工业系统中通常使用的波长中,激光传递的大部分能量只是被反射而不是被吸收,这可能会导致打印部件上的小孔和空隙,在这些地方粉末还没有完全融合。

铜优异的导热性也使它成为一种很好的散热器,这意味着印刷部件往往会迅速冷却——以至于在制造后会出现收缩导致的开裂问题。这些因素的组合使得铜和其他类似金属在很大程度上不适合基于激光的3D打印工艺,至少在它们的纯形式。

Graphmatech的首席执行官Mamoun Taher博士解释道:“通过使用Graphmatech的专利石墨烯技术修改铜粉的表面,我们成功地将反射率降低了67%。这种3D可打印的混合材料在电动交通、电子和国防等领域都有增加价值的潜力。”

除了提高了铜的可打印性,石墨烯涂层在3D打印过程中幸存了下来,这意味着它进一步增加了打印组件的密度,同时赋予它们光滑的黑色光泽。在非机械性能方面,石墨烯涂层还有助于防紫外线、防腐蚀、防火和耐久性。在与几个项目伙伴合作开发用于增材制造的涂层粉末复合材料之后,Graphmatech目前正在扩大其专利技术的规模。

圆柱体3D打印石墨烯涂层铜。照片来自乌普萨拉大学。
圆柱体3D打印石墨烯涂层铜。照片来自乌普萨拉大学。

3D打印行业中的铜爱游戏备用网址

特性红棕色材料由其优异的导电性和延展性限定,使铜成为电线的主要选择以及诸如热交换器的热部件。虽然基于激光的3D印刷工艺在很大程度上与金属不相容,但基于挤出的FDM印刷已经看到了更多的成功。

回到2020年,3D打印机制造商标记宣布了自己的发布纯铜灯丝选项与公司的金属X 3D打印机一起使用。据该公司介绍,与传统制造工艺的制造部件与常用金属的制造工艺相比,客户现在具有降低交货时间和部件成本的潜力。

其他地方,材料开发商COPPER3D以前的3D打印抗菌母乳喂养设备由公司专有的褶皱制成。将纳米铜注入的PLA用作母子和儿童之间的界面,灭活污染的母乳中发现的艾滋病毒。

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图片显示的是涂有石墨烯的铜粉。通过乌普萨拉大学的图像。