3D打印铜的市场在哪里?看电感应器蕴含的潜力前景

铜金属3D打印技术主要被应用在航空、国防领域,美国Aerojet Rocketdyne研发的RL10液氢燃料火箭发动机中就使用了3D打印的铜合金推力室部件。美国航天局NASA 在铜质发动机燃烧室内衬3D打印方面也取得了突破,打印材料为GRCo-84铜合金。

然而航空航天领域的高门槛让很多从事金属3D打印服务的企业望而却步,那么对于铜金属的3D打印来说,有没有一些可以触及到的应用刚好可以发挥铜的特性与3D打印的灵活性这两方面的优势呢?

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图片:铜基合金的3D打印

block 痛点意味机会

首先我们来详细了解下传统方式制造的电感应器有什么样的制造痛点

一般来说,电感应器中的电感线圈需要经历若干机械制造工序。线圈通过手动弯曲和焊接达到想要的形状,其中小块铜(管)被放在一起并焊接,焊接是一个耗时的过程并且导致大量的生产成本产生

几何形状越复杂的电感线圈,需要焊接的单个元件越多。当为了获得所需的几何形状而需要彼此相邻的多个焊点时,必须使用几种具有不同熔点的焊接剂,以便在施加第二焊料时第一焊料不会松动。

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图片:电感器线圈传统制造工艺的痛点,来源GKN

焊接的挑战是很难应对的,在焊接第二块节点的时候,热量将转移到第一个焊接点。这种额外的热量可以从第一个焊接点溶解焊料。即使是经验丰富的工人也认为这是一项非常复杂和棘手的工作。

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图片:电感器线圈传统制造工艺的痛点,来源GKN

而每个焊接点都会破坏电流并导致性能显着下降。电感器的效率不仅受焊接接头的影响,而且还受到电感器几何形状的限制。

传统制造工艺通常只能实现相对简单的标准形状。然而,3D打印的电感线圈几何形状可以尽可能紧致,从而使得电感器实现更高的效率。3D打印的电感器形状可以更加接近元件的轮廓,而电感器的形状决定了效率

所以说传统方式制造的电感器导致许多问题和缺点。生产成本高,并且由于不可预测的使用寿命而变得不可靠。

手工制造的电感器的工作时间和质量不能满足行业不断增长的需求。而通过金属增材制造(AM),可以实现优质的零件,这些零件具有高度复杂的几何形状,从而满足规模生产的需求。 没有焊接接头的3D打印电感器需要更少的能量,具有更高的效率并且可以实现均匀的硬化结果

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图片:3D打印电感器线圈的优势,来源GKN

而根据行业专家GKN,由于3D打印线圈的较长寿命,从而降低操作和投资成本。

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图片:3D打印电感器线圈,来源GKN

此外,3D打印不仅推荐用于生产传统上无法实现的精细几何形状。对于标准几何形状,3D打印也具有吸引力且有利可图。用户可以期望3D打印实现与传统焊接的电感器相同的制造成本,而3D打印可以消除传统焊接线圈的所有缺点。例如,GKN粉末冶金工艺下生产的电感器零件的使用寿命是传统制造工艺所生产的零件使用寿命的4倍

block 3D科学谷Review

国际上,著名感应加热设备制造商GH Induction 已推出了3D打印铜金属产品-3DPCoil感应器。GH Induction 对其感应加热处理设备中的感应器进行了设计迭代,并使用电子束熔融(EBM)金属3D打印技术来制造迭代后的感应器-3DPCoil。

3DPCoil的产品优点正是来自3D打印技术,主要优势在于无需使用钎焊就可以制造出一体式的铜感应器,铜感应器的密度是均匀的,感应器的冷却效果得到优化。3D打印铜感应器的使用寿命与上一代感应器相比得到了显著的提升,对于使用感应加热设备的制造业用户来说,这意味着能够减少更换感应器的频次,继而减少生产时间,节省每个零件的制造成本,提高对设备的投资回报率。

正如3D科学谷在《3D打印与工业制造》一书中所提到的“驱动3D打印影响应用端的因素是附加值创造”,而在3D打印电感应器的应用中,3D打印创造了明确的附加值:更低的成本,更稳定的质量,更高的效率,更长的产品寿命,这无疑是3D打印“切入”电感应器制造的立足发力点。

根据3D科学谷的市场研究,西安铂力特公司已在铜金属激光成形领域取得了进展,西安铂力特公司研制出针对难熔金属和高导热、高反射金属的3D打印工艺,实现了复杂流道的铜材料制造工艺,成功制备出3D打印铜合金尾喷管。

资料下载,请加入3D科学谷3D产业链QQ群:529965687
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