Sphärisches Kupferpulver und additive Fertigung

Einleitung

Kugelförmiges Kupferpulver ist ein vorherrschendes Material, das in den heutigen Herstellungsverfahren verwendet wird. Seine kugelförmige Gestalt verhindert den Bewegungsfluss während des Herstellungsprozesses. Wir werden die Herausforderungen bei der Herstellung von Kupfer, die Verfahren zur Herstellung von Teilen und die alltäglichen Anwendungen in der Industrie untersuchen.

Herausforderungen bei der Herstellung von Reinkupfer

Reines Kupfer hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Die Arbeit mit reinem Kupfer ist jedoch nicht einfach. Das Material hat ein hohes Reflexionsvermögen und eine hohe Wärmeleitfähigkeit, und die Wärmeableitung ist extrem schnell. Beim Schweißen oder bei der Laserbearbeitung kann die Energie an die Umgebung abgegeben werden. Das macht es schwierig, ein gleichmäßiges Schmelzbad zu erhalten. Außerdem oxidiert Kupfer sehr schnell. Dies hat Auswirkungen auf die Endqualität der Teile. Bei anderen Metallen treten diese Probleme nicht immer auf. Eine zweite Herausforderung ist die Dichte von Kupfer. Sphärische Partikel müssen sorgfältig hergestellt werden. Bei herkömmlichen Zerstäubungsmethoden entstehen manchmal längliche Partikelformen und Verunreinigungen. Die geringste Formabweichung der Partikel führt zu einem unvorhersehbaren Verhalten bei der Schichtbildung. Häufige Qualitätskontrollen sind unerlässlich, um zu gewährleisten, dass das Pulver den strengen Normen entspricht. Diese Herausforderungen zwingen die Ingenieure zur Entwicklung von Techniken und Geräten, um Kupfer in der additiven Fertigung optimal einzusetzen.

Additive Fertigungstechniken für Kupferpulver

Es gibt verschiedene Technologien für die additive Fertigung. Das Laser-Pulverbettschmelzen ist eine davon. Bei dieser Technologie wird ein Laserstrahl präzise gesteuert, um jede einzelne Kupferschicht zu schmelzen. Die Kugelform ermöglicht es, das Pulver gleichmäßig im Bett zu verteilen. Die hergestellten Teile weisen eine höhere Dichte und Gleichmäßigkeit auf.

DasElektronenstrahlschmelzen ist eine weitere Technologie, die bei Kupfer eingesetzt wird. Dabei wird ein Elektronenstrahl anstelle eines Lasers als Energiequelle verwendet. Es ist unter Vakuumbedingungen nützlich und kann die Oxidation verringern.

DieGasverdüsung ist eine weitere gängige Methode zur Herstellung von kugelförmigem Kupferpulver. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Kupfer durch eine Düse gepresst und durch Hochdruckgas in Tröpfchen zerteilt. Beim Abkühlen bilden diese Tröpfchen nahezu perfekte Kugeln mit einer typischen Partikelgröße von 20-100 Mikrometern.

Die Wahl des Verfahrens hängt vom Endprodukt ab. Die Prozessparameter müssen in jedem Fall sorgfältig kontrolliert werden, um ein stabiles und reproduzierbares Ergebnis zu erzielen.

Anwendungen von sphärischem Kupferpulver in der additiven Fertigung

Es gibt mehrere industrielle Anwendungen für sphärisches Kupferpulver.

Aufgrund der hohen thermischen und elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer kann es dort eingesetzt werden, wo eine hohe elektrische oder thermische Leitfähigkeit erforderlich ist. So profitieren beispielsweise Bauteile für Wärmetauscher und Elektronikgehäuse von der Wärmeleitfähigkeit von Kupfer. Bauteile aus Kupfer, die andere Metalle ersetzen, verbessern die Leistung der meisten industriellen Anwendungen. In der Luft- und Raumfahrtindustrie dienen Kupferbauteile zur Regulierung der hohen thermischen Belastung von Turbinentriebwerken. In medizinischen Implantaten wird Kupfer wegen seiner Festigkeit und Biokompatibilität nach Legierung mit anderen Metallen geschätzt. In mehreren industriellen Versuchen wurde nachgewiesen, dass mit Kupferpulver hergestellte Teile eine Dichte von bis zu 98 % erreichen und damit fast so belastbar sind wie geschmiedetes Kupfer.

Eine weitere Anwendung ist die Verwendung von Kupfer in Kraftfahrzeugkomponenten. Bauteile für die Motorkühlung können mit Hilfe der additiven Fertigung mit hoher Präzision hergestellt werden. Die kugelförmige Größe der Partikel sorgt dafür, dass in kritischen Bereichen keine schwachen Verbindungen entstehen. Untersuchungen haben bestätigt, dass Teile, die mit kugelförmigem Kupferpulver hergestellt wurden, eine geringere Porosität und bessere mechanische Eigenschaften aufweisen. Die Ergebnisse bestätigen den Wechsel zur additiven Fertigung in den meisten Branchen. Die Anwendungen in der realen Welt sind eine Garantie dafür, dass die ideale Verarbeitung von Kupferpulver die traditionellen Produktionshindernisse überwinden kann.

Schlussfolgerung

Sphärisches Kupferpulver hat ein hervorragendes Potenzial für die additive Fertigung. Kupfer wird von verschiedenen Industrien für elektrische, thermische und strukturelle Anwendungen verwendet.

Häufig gestellte Fragen

F: Was sind die üblichen Partikeldurchmesser von kugelförmigem Kupferpulver?

F: Sie liegen in der Regel zwischen 20 und 100 Mikrometern.

F: Wie trägt Kupferpulver zur additiven Fertigung bei?

F: Seine runde Form ermöglicht einen freien Fluss und eine gleichmäßige Schichtung.

F: Warum ist es so schwierig, reines Kupfer in der Fertigung zu verarbeiten?

F: Wegen der hohen Wärmeleitfähigkeit und der schnellen Oxidation ist eine Kontrolle erforderlich.