1.銅3Dプリンティング技術の導入
選択的レーザー溶解 (SLM)、選択的電子ビーム溶解 (SEBM)、接着剤ジェット (BJ)、および選択的レーザー焼結 (SLS) は、銅の 3D プリントで主に使用されるいくつかの一般的な積層造形プロセスです。
スレンダー レーザー メルティング (SLM) レーザーを熱源として使用する SLM テクノロジー (パウダー ベッド メルティング (PBF) 積層造形法) では、金属粉末を層ごとに溶かして三次元構造を構築できます。 SLM 技術は、銅 3D プリンティングで高密度のプリンティング効果と高い精度を達成できます。溶解効率が低いのは、銅の赤外線レーザーに対する反射率が大きいため、レーザーエネルギーが銅粉に効率的に吸収されにくいことが原因です。研究者らは、銅の冶金グレードと印刷効率を高めるために、この問題を解決するために緑色レーザーや電子ビームなどの代替熱源を開発しました。
電子ビームを熱源として利用しますが、選択的電子ビーム溶解 (SEBM) テクノロジーは SLM に似ています。電子ビームは銅に対する反射率が低く、透過能力が優れているため、銅の 3D プリントに適しています。高真空設定により、より高い処理周波数を保証するためにより多くの電力を使用して材料の酸化を最小限に抑えるために SEBM テクノロジーを実行できます。したがって、銅などの高反射率材料の 3D プリントには、SEBM が最良の選択肢となります。
Adhesive Jet (BJ) 技術は、粉末床ベースの積層造形技術であり、最初に接着剤をスプレーして粉末粒子を接着し、その後焼結または熱分解によって接着剤を除去することによって最終金属部品が得られます。 BJ テクノロジーは、複雑な形状の銅部品を比較的低コストで迅速に製造することができます。ただし、接着剤のせいで、BJ が印刷する銅部品の密度と強度は、SLM や SEBM で印刷したものよりも若干劣る可能性があります。
選択的レーザー焼結 (SLS) 技術は、使用される材料が低融点ポリマーを含む組み合わせであることを除き、BJ と同様に機能します。純銅は SLM や SEBM ほど優れた印刷効果を持たない可能性がありますが、SLS テクノロジーは銅合金材料の 3D 印刷を実現できる可能性があります。
2.銅3Dプリンティングの用途と課題
Copper の 3D プリンティング技術には、さまざまな分野で使用できる大きな可能性があります。エレクトロニクスおよび電気工学の分野では、たとえば、3D プリントされた銅コイルは巻線の熱結合を大幅に高め、損失を低減し、電気モーターの性能を向上させることができます。高温および高強度の基準を満たしている 3D プリント銅コンポーネントは、航空宇宙産業で熱伝達コンポーネントの中でもラジエーターや熱交換器を製造するために利用できます。さらに、銅 3D プリンティング技術はヘルスケアや自動車などの分野で広く応用されています。
それでも、銅の 3D プリンティングには一定の困難もあります。まず第一に、銅の優れた反射率と優れた熱伝導率により、レーザーや電子ビームなどの熱源で銅粉末を効率的に溶解することが困難になり、そのため印刷効率が低下し、冶金学的品質管理が困難になります。第二に、銅の優れた延性により、粉末の除去などの後処理作業がより複雑になります。さらに、3D プリント銅の使用はいくつかの分野で制限されており、コストが非常に高くなります。
3.銅3Dプリンティング技術の独自性と先進性
研究者は、銅 3D プリンティングの困難に対処するための新しい技術とアプローチを常に検討しています。銅のレーザー吸収率と強度は、例えば合金化または異種粒子の導入によって高めることができます。クイーンズランド大学を含む7大学の共同研究により、六ホウ化ランタン（LaB6）ナノ粒子の添加により、高強度で導電性の高い銅の3Dプリンティングが効果的に可能になった。この強化された純銅は、優れた機械的品質を備えているだけでなく、良好な導電性と熱安定性を維持するため、銅 3D プリンティングに新しいコンセプトを提供します。
さらに、レーザー技術の進化により、緑色レーザー、青色光、赤色光などの新しいレーザー光源の使用により、銅 3D プリンティングに新たな展望がもたらされました。銅はこれらのレーザー光源の吸収を促進し、冶金品質と印刷効率を向上させます。新しい粉末調製および後処理技術の開発と並行して、銅 3D プリンティング技術の進歩もそれらによって促進されてきました。
https://www.china-3dprinting.com/metal-3d-printing/3d-printing-in-orthopedic-implant.html