Farsoon opracowuje proces spiekania laserowego czystej miedzi

Farsoon z powodzeniem wprowadza kolejny materiał innowacyjny dla druku 3D

Miedź jest lekkim i plastycznym metalem, który dodatkowo cechuje się wysoką współczynnikiem przewodności cieplnej i elektrycznej, co sprawia, że to materiał szeroko stosowany między innymi w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, stoczniowym i elektronicznym. Dzięki swoim właściwościom miedź znajduje zastosowanie przy produkcji wymienników ciepła, form chłodzonych wodą czy elementów elektronicznych. Jednakże, obecnie zdecydowana większość produktów powstających metodami druku 3D z miedzi, oparta jest na jej stopach, nie zaś na czystym metalu. Wiele nowych zastosowań może zostać opracowanych w oparciu o czystą miedź o niskiej zawartości tlenu. Czysta miedź jednak, charakteryzuje się wysokim współczynnikiem odbijania promieniowania laserowego, co uniemożliwia jej przetwarzanie w standardowych systemach wykorzystujących metodę laserowego stapiania. Laser napotyka trudności z ciągłym i powtarzalnym przetapianiem czystego proszku miedzianego co prowadzi do nieciągłości wydruków lub pęknięć.

W 2017 roku Farsoon Technologies połączył siły ze swoimi partnerami przemysłowymi i rozpoczął proces opracowywania zaawansowanego procesu wytwarzania przyrostowego z proszków miedzi, z wykorzystaniem swoich systemów laserowego stapiania.

Zdjęcie 1 Farsoon wydrukował wymiennik ciepła z czystej miedzy

Jednym z efektów podjętej współpracy jest przedstawiony powyżej (Zdjęcie 1) wymiennik ciepła wykonany z czystej miedzi posiadający złożoną spiralną geometrię i grubość ścianki tylko 0,5 mm. Element został wydrukowany w jednym procesie, przy użyciu technologii selektywnego laserowego stapiania proszków i jest wydajniejszym wymiennikiem ciepła niż elementy wykonane tradycyjnymi metodami. Zaprojektowany pod wykonanie drukiem 3D detal charakteryzuje się o 30% niższą wagą niż jego tradycyjny odpowiednik, a koszty wykonania są 35% niższe.

Obecnie wszystkie systemy do drukowania z metali Farsoon umożliwiają uzyskanie wysokiej jakości, oszczędnej obróbki czystej miedzi.  Zespół Badawczo-Rozwojowy Farsoon do spraw badania nowych materiałów przeprowadził setki testów i uzyskał specjalne strategie sterowania wiązką lasera oraz parametry procesu, odpowiednie dla przetwarzania czystej miedzi. Dzięki opracowanemu przez specjalistów Farsoon profilowi do druku, zminimalizowano niekorzystny wpływ wysokiego współczynnika obijania światła laserowego przez miedź w efekcie uzyskując świetną gęstość wytwarzanych części, zoptymalizowany proces wydruków 3D oraz doskonałą wydajność. Pełna dostępność użytkownika do parametrów maszyn Farsoon jak również ciężka praca zespołów badawczo-rozwojowych firmy pozwoli zaspokoić wszystkie potrzeby klientów a w przyszłości pewnie przyczyni się do rozwoju zastosowań druku 3D.

Tabela 1 Właściwości mechaniczne wydruków z czystej miedzy, technologii opracowanej przez Farsoon

Zgodnie z filozofią firmy „Otwartość dla przemysłu”, Farsoon Technologies jest zaangażowany w dostarczanie klientom kompleksowych rozwiązań w zakresie wytwarzania przyrostowego, będąc szczególnie nastawionym na rozwój nowych materiałów. Dotychczas firma z powodzeniem wprowadziła 13 nowych, autorsko opracowanych, kompletnych profili i ustawień parametrów procesu spiekania metali oraz intensywnie rozwijała specjalistyczne materiały takie jak wolfram, tantal, czysta miedź czy stopy na bazie niklu dostarczając wielu lekkich, funkcjonalnych i dostosowanych do potrzeb klienta materiałów do druku 3D. Opracowane materiały znajdują zastosowanie w przemyśle lotniczym, samochodowym, stoczniowym, medycznym i wielu innych.

Zastosowanie dla materiałów opracowanych przez Farsoon

Zdjęcie 2 Wyprodukowany przez Farsoon radiator układu scalonego wykonany z wolframu (po lewej), Implant kolanowy z tantalu (po prawej)

W 2017 Farsoon podjął współpracę z partnerem z branży lotniczej, aby z powodzeniem wprowadzić produkcję wolframowego radiatora układu scalonego (zdjęcie 2). Zastosowanie porowatego designu elementu pozwala na lepsze odprowadzanie ciepła dzięki zmiennej średnicy wcięć a cykl produkcji jest znacznie krótszy dzięki wytwarzaniu części w jednym kawałku bez późniejszej obróbki wykończeniowej. Radiator posiada większe otwory o średnicy 1,5mm±0,02mm, które przechodzą w w mniejsze otwory o średnicy 0,5mm±0,02mm. Osiągnięto gęstość wewnętrznej struktury równą 96%.

Również w 2017 roku Farsoon współpracował z PLT oraz Chongqing Southwest Hospital w celu zaprojektowania i wykonania metodami druku 3d implantu kolanowego (rysunek 2). Implant został wykonany na maszynie FS271M firmy Farsoon Technologies. Jest to pierwszy na świecie przypadek użycia tantalu do produkcji implantu kolanowego. Po wielokrotnych testach porowatości i optymalizacji parametrów wytwarzania przez zespół Farsoon oraz inżynierów z PLT, implant z tantalu został wydrukowany pomyślnie, sukcesywnie wypełniając defekt kostny pacjenta i zapewniając wysoką stabilność implantu. To właśnie dzięki strukturze o odpowiednim stopniu porowatości możliwy był szybki porost szorstkiej powierzchni implantu przez kość autogeniczną pacjenta oraz jej wrost w pory implantu. W ten sposób uzyskano długotrwałą stabilność połączenia pomiędzy protezą a kością pacjenta.

Farsoon jest otwarty na dalszą współpracę, również z nowymi klientami w celu rozwijania zastosowań proszków z czystej miedzi bądź innych, specjalistycznych materiałów.