Impression 3D Cuivre

17 février 2020

Nous avons tous entendu parler de l’âge du bronze et de l’âge du fer, mais qu’en est-il de l’âge du cuivre ? Le bronze, un alliage composé principalement de cuivre renforcé par l’ajout d’étain ou d’autres métaux légers, a été découvert après que le cuivre pur eut été largement utilisé pendant plus de mille ans pour façonner des outils, des armes, des pièces de monnaie et des bijoux. Bien sûr, une fois que les humains ont pu travailler avec le fer beaucoup plus dur, le bronze est devenu pour la plupart obsolète. A l’ère de l’impression 3D, la découverte des méthodes de manipulation de ces métaux s’est déroulée dans l’ordre inverse puisque l’impression 3D en acier (fer) a été disponible dans plusieurs formats technologiques tout en impression 3D cuivre n’est disponible que récemment.

Pourquoi le retard ? Le retard a été causé par la réflectivité du cuivre, qui renvoie une grande partie de la lumière du laser utilisé pour fritter les poudres métalliques dans les imprimantes 3D métalliques. Mais cet obstacle a été surmonté et d’autres technologies d’impression ont également développé des méthodes d’impression du cuivre. Mais si le cuivre n’est pas aussi résistant que l’acier, pourquoi imprimer avec ?

Propriétés du cuivre

• Très conducteur d’électricité – Il y a une raison pour laquelle le câblage en cuivre est courant et c’est parce que le matériau présente peu de résistance aux courants électriques. On le trouve également dans les électro-aimants pour la même raison.
• Excellente conductivité thermique – Le cuivre conduit et dissipe efficacement la chaleur, c’est donc un matériau idéal pour les dissipateurs thermiques, les caloducs et les radiateurs. Cela fait aussi une excellente casserole.
• Résistant à la corrosion – Les intempéries, l’usure, la chaleur et la plupart des produits chimiques ont peu d’effet sur le cuivre, c’est pourquoi il est utilisé dans la plomberie, les câbles électriques et les ustensiles de cuisine. Les bijoux et les pièces d’art en cuivre peuvent survivre pendant des milliers d’années.
• Brillant – Le cuivre a un lustre brillant et il est populaire dans les bijoux et l’architecture pour ce miroitement spécial.

Lorsque nous prenons toutes ces propriétés merveilleuses et les combinons avec la précision et la liberté géométrique de l’impression 3D, nous obtenons des conceptions qui offrent des améliorations fantastiques en termes de fonctionnalité, telles que : des canaux conformes internes sur les tuyères de fusée, des caloducs incurvés et irréguliers, des structures en treillis pour blindage thermique, structures absorbantes, microfiltres avec refroidissement passif et circuits 3D. Et ce n’est vraiment que la pointe de l’iceberg.

Alors, comment le cuivre est-il imprimé en 3D ?

• Fusion de lit de poudre métallique – Un laser fritte des sections transversales consécutives sur un lit de poudre de cuivre une couche à la fois.
• DED – Un fin jet de poudre de cuivre est déposé et immédiatement fritté avec un laser haute puissance, et les pièces sont constituées une couche à la fois.
• Extrusion de matériaux métalliques – La poudre de cuivre est transformée en tiges/filament en utilisant une petite quantité de liant pour la rendre imprimable sur des imprimantes 3D à dépôt de filament. Les pièces « vertes » qui viennent d’être imprimées doivent passer par un processus de déliantage. Les pièces « brunes » déliées entrent ensuite dans un four pour être frittées en métal solide. Markforged a récemment annoncé qu’ils avaient ajouté du cuivre à leur sélection de matériaux en utilisant cette méthode dans leurs imprimantes propriétaires. De plus, The Virtual Foundry propose du filament de cuivre qui peut être imprimé sur la plupart des imprimantes 3D de bureau, bien que les utilisateurs doivent trouver leur propre service de déliantage et de frittage.

Dans notre monde high-tech de lancements de fusées réguliers et d’ordinateurs de poche, il existe un nombre illimité d’applications pour le cuivre imprimé en 3D. Où pensez-vous qu’il brillera?

Image présentée avec l’aimable autorisation de Markforged