AFU розробила ефективний метод 3D-друку міді

Французька компанія AFU, що спеціалізується на механічній обробці, вже понад десять років інвестує у технології металевого 3D-друку. Починаючи з 2014 року, компанія прагнула розширити свої виробничі можливості, щоб виготовляти складні деталі, які неможливо отримати традиційними методами. За останні два роки AFU зосередилася на розробці параметрів друку міді-хрому-цирконію (CuCrZr) за допомогою стандартного обладнання з 400-ватним інфрачервоним лазером. Це було непросте завдання, оскільки мідь, завдяки своїм фізичним властивостям, є одним із найскладніших металів для адитивного виробництва.

Основна мета компанії полягала в тому, щоб забезпечити високу щільність друкованих деталей без втрати механічних і електропровідних характеристик. У липні 2024 року AFU досягла прориву, виготовивши деталі з CuCrZr із щільністю понад 99,5% та товщиною шару 40 мікронів. Це перший подібний успіх у Франції, і він відкриває нові перспективи для виробництва мідних компонентів методом лазерного спікання порошку.

Мідь є незамінним матеріалом у багатьох галузях, включаючи аерокосмічну, електротехнічну та теплообмінну промисловість. Вона має високу теплопровідність, електропровідність, корозійну стійкість та довговічність. Однак ці ж властивості роблять її важкою для 3D-друку. Мідь погано поглинає енергію інфрачервоного лазера, що призводить до недостатнього плавлення порошку. Близько 60% енергії лазера втрачається через розсіювання та відбиття, що створює високу пористість та знижує механічну міцність і провідність деталей.

На ринку існує кілька рішень для покращення процесу друку міді. Одним із варіантів є використання потужнішого 1-кіловатного лазера, проте такі системи дорогі та потребують додаткових інфраструктурних змін. Інший підхід передбачає застосування зеленого лазера, який має вищий коефіцієнт поглинання для міді, що дозволяє отримати якісніші деталі. Проте машини з такими лазерами є рідкістю та мають обмежений робочий об'єм. Деякі дослідники також експериментують із покриттям мідного порошку графеном, щоб покращити поглинання лазерного випромінювання. Але це змінює фізико-хімічні властивості металу, що може негативно вплинути на кінцевий продукт.

AFU обрала інший шлях і замість дорогого обладнання сфокусувалася на оптимізації параметрів друку на наявній 400-ватній машині EOS M290. Протягом двох років компанія проводила масштабні дослідження, тестуючи різні комбінації параметрів, такі як товщина шару, швидкість лазерного сканування, потужність лазера та розташування векторів. Крім того, досліджувалися характеристики порошку: розмір частинок, хімічний склад та щільність.

Результатом цих експериментів стало виробництво герметичних, механічно міцних деталей із CuCrZr, які за своїми властивостями не поступаються кованому або литому аналогу. Водночас процес залишився стабільним і відтворюваним, що є критично важливим для серійного виробництва. Важливим досягненням стало те, що компанія змогла забезпечити високу якість при товщині шару 40 мікронів, тоді як більшість подібних рішень на потужніших машинах передбачають використання 80-мікронного шару.

Завдяки своєму прориву AFU стала першою компанією у Франції, яка успішно застосувала 3D-друк міді на стандартному 400-ватному інфрачервоному лазері. Це відкриває нові можливості для промислового виробництва високотехнологічних мідних деталей без необхідності великих інвестицій у дорогі лазерні системи. У перспективі це може значно здешевити та спростити виробництво мідних компонентів для різних сфер застосування, що робить 3D-друк ще привабливішим для інженерних рішень.

Досягнення компанії AFU у 3D-друці міді є важливим кроком вперед для галузі адитивного виробництва. Завдяки ретельному підбору параметрів друку, компанії вдалося подолати технічні обмеження, які раніше вимагали використання дорогих лазерних систем. Це відкриває нові можливості для виробництва мідних деталей із високою щільністю та оптимальними механічними властивостями, що може значно розширити застосування 3D-друку в промисловості.

Успіх AFU демонструє, що інноваційний підхід і глибоке дослідження параметрів друку можуть бути альтернативою капіталомістким технологіям. Надалі це може стимулювати інші компанії до пошуку ефективних рішень у сфері адитивного виробництва, роблячи його ще доступнішим та продуктивнішим для інженерних завдань у різних галузях.