AFU разработала эффективный метод 3D-печати меди

Французская компания AFU, специализирующаяся на механической обработке, уже более десяти лет инвестирует в технологии металлической 3D-печати. Начиная с 2014 года компания стремилась расширить свои производственные возможности, чтобы изготавливать сложные детали, которые невозможно получить традиционными методами. За последние два года AFU сосредоточилась на разработке параметров печати меди-хром-циркония (CuCrZr) с помощью стандартного оборудования с 400-ваттным инфракрасным лазером. Это была непростая задача, поскольку медь благодаря своим физическим свойствам является одним из самых сложных металлов для аддитивного производства.

Основная цель компании заключалась в том, чтобы обеспечить высокую плотность печатных деталей без потери механических и электропроводящих характеристик. В июле 2024 года AFU достигла прорыва, изготовив детали CuCrZr с плотностью более 99,5% и толщиной слоя 40 микронов. Это первый подобный успех во Франции и он открывает новые перспективы для производства медных компонентов методом лазерного спекания порошка.

Медь является незаменимым материалом во многих отраслях, включая аэрокосмическую, электротехническую и теплообменную промышленность. Она обладает высокой теплопроводностью, электропроводностью, коррозионной стойкостью и долговечностью. Однако эти же свойства делают ее тяжелым для 3D-печати. Медь плохо поглощает энергию инфракрасного лазера, что приводит к недостаточному плавлению порошка. Около 60% энергии лазера теряется из-за рассеяния и отражения, что создает высокую пористость и снижает механическую прочность и проводимость деталей.

На рынке существует несколько решений по улучшению процесса печати меди. Одним из вариантов является использование более мощного 1-киловаттного лазера, однако такие системы дороги и нуждаются в дополнительных инфраструктурных изменениях. Другой подход предполагает применение зеленого лазера, имеющего более высокий коэффициент поглощения для меди, что позволяет получить более качественные детали. Однако машины с лазерами являются редкостью и имеют ограниченный рабочий объем. Некоторые исследователи также экспериментируют с покрытием медного порошка графеном, чтобы улучшить поглощение лазерного излучения. Но это изменяет физико-химические свойства металла, что может повлиять на конечный продукт.

AFU выбрала другой путь и вместо дорогостоящего оборудования сфокусировалась на оптимизации параметров печати на имеющейся 400-ваттной машине EOS M290. В течение двух лет компания проводила масштабные исследования, тестируя разные комбинации параметров, такие как толщина слоя, скорость лазерного сканирования, мощность лазера и расположение векторов. Кроме того, исследовались характеристики порошка: размер частиц, химический состав и плотность.

Результатом этих экспериментов стало производство герметичных, механически прочных деталей из CuCrZr, которые по своим свойствам не уступают кованому или литому аналогу. В то же время процесс остался стабильным и воспроизводимым, что критически важно для серийного производства. Важным достижением стало то, что компания смогла обеспечить высокое качество при толщине слоя 40 микронов, в то время как большинство подобных решений на более мощных машинах предполагают использование 80-микронного слоя.

Благодаря своему прорыву AFU стала первой компанией во Франции, успешно применившей 3D-печать меди на стандартном 400-ваттном инфракрасном лазере. Это открывает новые возможности для промышленного производства высокотехнологичных медных деталей без необходимости больших инвестиций в дорогостоящие лазерные системы. В перспективе это может значительно удешевить и упростить производство медных компонентов для различных сфер применения, что делает 3D-печать еще более привлекательной для инженерных решений.

Достижение компании AFU в 3D-печати меди является важным шагом вперед в области аддитивного производства. Благодаря тщательному подбору параметров печати компании удалось преодолеть технические ограничения, которые ранее требовали использования дорогостоящих лазерных систем. Это открывает новые возможности производства медных деталей с высокой плотностью и оптимальными механическими свойствами, что может значительно расширить применение 3D-печати в промышленности.

Успех AFU показывает, что инновационный подход и глубочайшее исследование характеристик печати могут быть альтернативой капиталоемким технологиям. В дальнейшем это может стимулировать другие компании к поиску эффективных решений в сфере аддитивного производства, делая его более доступным и производительным для инженерных задач в различных отраслях.