銅を使用した金属 3D プリントは、優れた機械的特性を提供します

最近の設計者やエンジニアは、プロトタイプや生産部品に産業グレードの金属 3D プリント (アディティブ マニュファクチャリング) を頻繁に利用しています。 Protolabs では、ダイレクト メタル レーザー シンタリング (DMLS) 技術により、完全に機能する金属プロトタイプと最終用途部品を数日で作成します。

この増加する金属需要に対応し、より多くの材料オプションを提供するために、銅合金 (CuNi2SiCr) を追加しました。この材料は現在、100mm x 100mm x 100mm の最大造形サイズで高解像度のジョブに使用できます。おおよそソフトボールの最も広い部分のサイズを考えてみてください。インスタント価格が利用可能です。

銅合金の 3D プリント

銅 CuNi2SiCr は、元素銅 (UNS 指定 C18000) ではなく、合金銅材料であり、優れた機械的特性と高い熱伝導性および電気伝導性を兼ね備え、耐腐食性も向上しています。この合金は、純銅が使用できない過酷な環境で使用できます。

新しく追加された銅合金は、アルミニウム、コバルト クロム、インコネル、ステンレス鋼、チタンなど、DMLS の他の金属の選択肢に加わります。 3D プリント銅では、0.0008 インチ (0.02mm) の薄い層厚と 0.039 インチ (1.000mm) の最小フィーチャ サイズが可能です。部品は標準的な仕上げまたは手磨きを行い、二次加工オプションを利用して、部品を受け取ったときに部品が完全であることを確認できます。すべての DMLS 材料と同様に、部品には次の二次操作を利用できます:3 軸および 5 軸フライス加工、旋盤加工、ワイヤー EDM、タッピング、リーマ加工、熱間静水圧プレス (HIP)、機械的試験、および初回品検査。

銅は、3D プリント用の金属オプションの増え続けるリストに加わります。

3D プリントされた銅の材料特性

どちらの材料も他の金属に比べて導電性が高いため、プロジェクトに適した材料を慎重に検討する価値があるかもしれませんが、アルミニウムと銅のどちらを選択するかは特定の用途に依存します.以下の表を参照してください [注:プロトラブズの銅およびアルミニウム合金組成は、他社が提供する合金とは異なる場合があります。]:

素材	究極の引張強度	0.2% の利回り	伸長	硬度
アルミニウム (AlSi10Mg)	35 ksi	20 ksi	10%	47.2 HRB
銅 (CuNi2SiCr)	69 ksi	58 ksi	25%	85 HRC

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機械加工銅のオプション

3D プリントの世界から少し離れますが、プロトラブズでは機械加工された銅、つまり自然界に存在する元素銅のオプションも提供していることに注意してください。銅は、導電率が銀に次ぐだけであり、今日使用されている最も重要な金属の 1 つとなっています。たとえば、銅（およびアルミニウム）配線は基本的に電気を可能にします。今日、銅は 570 以上の異なる金属合金の成分です。金属加工ガイドでは、機械加工された銅に関する詳細情報を提供しています。

銅 3D プリントの応用

DMLS 製品に銅を追加することで、プロトラブズの DMLS 金属のエンジニアリング アプリケーションが拡張されます。銅の導電率は、熱転写用途に有効です。銅が 3D プリントで製造される場合、エンジニアは、加熱または冷却を伴う内部チャンバーを対象とする複雑な設計を作成できます。これは、サブトラクティブ製造法では不可能です。ヒートシンクと熱交換器は、重量が問題にならない場合、この材料の理想的な用途です。熱伝導率と電気伝導率に関して言えば、銅は本当に優れています。銅は、アルミニウムに比べて構造的に強く、硬く、伸びが大きいです。導電率がアプリケーションの最大の要件ではない場合、特に自動車や航空宇宙アプリケーションなど、軽量で高性能な部品が必要な場合は、アルミニウムがニーズに十分に応えます。

前述のように、新しい銅合金は、アディティブ マニュファクチャリング用の他の金属の選択肢に加わります。いずれも、機械加工のみに比べて、複雑な形状の部品を柔軟に作成できます。プロトラブズでは、アディティブ マニュファクチャリング プロジェクトとサブトラクティブ マニュファクチャリング プロジェクトの両方で、単一のプロトタイプからフル生産まで実行できます。さらにサポートが必要な場合は、プロトラブズのアプリケーション エンジニア (877-479-3680 または [email protected]) までお気軽にお問い合わせください。次の設計プロジェクトを今日開始するには、3D CAD モデルをアップロードするだけで、数時間以内にインタラクティブな見積もりが得られます。

Joseph Iannuzzelli は、ノースカロライナ州ローリー近郊にある 3D プリント/付加製造施設の製造エンジニアです。材料科学は、材料の製造を詳しく調べたものです。