L'impression 3D de métal avec du cuivre offre d'excellentes propriétés mécaniques

De nos jours, les concepteurs et les ingénieurs se tournent plus fréquemment vers l'impression 3D métallique de qualité industrielle (fabrication additive) pour les prototypes et les pièces de production. Chez Protolabs, notre technologie de frittage laser direct de métal (DMLS) crée des prototypes métalliques entièrement fonctionnels et des pièces d'utilisation finale en quelques jours.

Pour répondre à cette demande croissante de métal, et pour offrir plus d'options matérielles, nous avons ajouté un alliage de cuivre (CuNi2SiCr). Ce matériau est actuellement disponible pour les travaux à plus haute résolution avec une taille de construction maximale de 100 mm x 100 mm x 100 mm. Pensez à peu près à la taille d'une balle de softball à son point le plus large. Une tarification instantanée est disponible.

Impression 3D en alliage de cuivre

Le cuivre CuNi2SiCr est un matériau en cuivre allié, et non en cuivre élémentaire (désignation UNS C18000), qui combine d'excellentes propriétés mécaniques avec une conductivité thermique et électrique élevée, ainsi qu'une résistance à la corrosion améliorée. Cet alliage peut être utilisé dans des environnements difficiles où le cuivre pur n'est pas réalisable.

Notre alliage de cuivre nouvellement ajouté rejoint nos autres choix de métaux pour DMLS, qui comprennent l'aluminium, le chrome-cobalt, l'Inconel, l'acier inoxydable et le titane. Une épaisseur de couche aussi fine que 0,0008 po (0,02 mm) et une taille minimale de 0,039 po (1,000 mm) sont possibles avec du cuivre imprimé en 3D. Les pièces reçoivent une finition standard ou un polissage à la main, et des options d'usinage secondaire sont disponibles pour garantir que vos pièces sont complètes lorsque vous les recevez. Comme pour toutes les matières DMLS, les opérations secondaires suivantes sont disponibles pour vos pièces :fraisage 3 et 5 axes, tournage, électroérosion à fil, taraudage, alésage, pressage isostatique à chaud (HIP), essais mécaniques et contrôles premier article.

Le cuivre rejoint une liste croissante d'options métalliques pour l'impression 3D.

Propriétés des matériaux en cuivre imprimés en 3D 

Étant donné que les deux matériaux sont très conducteurs par rapport aux autres métaux, il peut être utile de déterminer avec soin quel matériau convient le mieux à votre projet, bien que le choix entre l'aluminium et le cuivre dépende de votre application spécifique. Voir le tableau ci-dessous [Remarque :la composition des alliages de cuivre et d'aluminium de Protolabs peut différer des alliages proposés par d'autres sociétés.] :

MATÉRIEL	RÉSISTANCE À LA TRACTION ULTIME	RENDEMENT de 0,2 %	ALLONGEMENT	DURETÉ
Aluminium (AlSi10Mg)	35 ksi	20 ksi	10 %	47,2 HRB
Cuivre (CuNi2SiCr)	69 ksi	58 ksi	25 %	85 HRC

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L'option du cuivre usiné

En sortant un instant du monde de l'impression 3D, il convient de noter que chez Protolabs, nous proposons également l'option du cuivre usiné, c'est-à-dire le cuivre élémentaire qui existe dans la nature. Le cuivre n'est que deuxième derrière l'argent en termes de conductivité électrique, un facteur qui en fait l'un des métaux les plus importants utilisés aujourd'hui. Par exemple, le câblage en cuivre (et en aluminium) rend l'électricité possible. Aujourd'hui, le cuivre est un ingrédient de plus de 570 alliages métalliques différents. Notre guide de fabrication métallique offre plus d'informations sur le cuivre usiné.

Applications de l'impression 3D sur cuivre

L'ajout de cuivre à l'offre DMLS élargit les applications d'ingénierie des métaux DMLS de Protolabs. La conductivité du cuivre est efficace pour les applications de transfert thermique. Lorsque le cuivre est fabriqué avec l'impression 3D, un ingénieur peut créer des conceptions complexes qui ciblent les chambres internes avec chauffage ou refroidissement. Ce n'est pas possible avec les méthodes de fabrication soustractives. Les dissipateurs de chaleur et les échangeurs de chaleur sont une application idéale pour ce matériau lorsque le poids n'est pas un problème. Le cuivre est vraiment le pas en avant en matière de conductivité thermique et électrique. Le cuivre est structurellement plus solide, plus dur et a un allongement plus élevé que l'aluminium. Si la conductivité n'est pas la principale exigence de l'application, l'aluminium peut bien répondre à vos besoins, en particulier si vous avez besoin d'une pièce haute performance légère, comme dans une application automobile ou aérospatiale.

Comme mentionné, le nouvel alliage de cuivre rejoint nos autres choix de métaux pour la fabrication additive. Chacun offre la flexibilité de créer des pièces avec des géométries complexes, par rapport à l'usinage seul. Chez Protolabs, nous pouvons exécuter un seul prototype jusqu'à la pleine production pour les projets de fabrication additive et soustractive. Pour une aide supplémentaire, n'hésitez pas à contacter un ingénieur d'applications Protolabs au 877-479-3680 ou [email protected]. Pour démarrer votre prochain projet de conception dès aujourd'hui, téléchargez simplement un modèle CAO 3D pour un devis interactif en quelques heures.

Joseph Iannuzzelli est ingénieur de fabrication dans notre usine d'impression 3D/fabrication additive près de Raleigh, en Caroline du Nord. La science des matériaux examine de plus près la fabrication de matériaux.