La impresión 3D de metal con cobre ofrece excelentes propiedades mecánicas

Actualmente, los diseñadores e ingenieros recurren con mayor frecuencia a la impresión 3D de metal de grado industrial (fabricación aditiva) para prototipos y piezas de producción. En Protolabs, nuestra tecnología de sinterización directa de metal por láser (DMLS) crea prototipos de metal totalmente funcionales y piezas de uso final en cuestión de días.

Para satisfacer esta creciente demanda de metal y ofrecer más opciones de materiales, hemos agregado una aleación de cobre (CuNi2SiCr). Este material está actualmente disponible para trabajos de mayor resolución con un tamaño máximo de construcción de 100 mm x 100 mm x 100 mm. Piense aproximadamente en el tamaño de una pelota de béisbol en su punto más ancho. El precio instantáneo está disponible.

Impresión 3D de aleación de cobre

El cobre CuNi2SiCr es un material de cobre aleado, no cobre elemental (designación UNS C18000), que combina excelentes propiedades mecánicas con alta conductividad térmica y eléctrica, junto con una mejor resistencia a la corrosión. Esta aleación se puede utilizar en entornos difíciles donde el cobre puro no es factible.

Nuestra aleación de cobre recién agregada se une a nuestras otras opciones de metal para DMLS, que incluyen aluminio, cromo cobalto, Inconel, acero inoxidable y titanio. Un espesor de capa tan fino como 0,0008 pulgadas (0,02 mm) y un tamaño mínimo de característica de 0,039 pulgadas (1,000 mm) es posible con cobre impreso en 3D. Las piezas obtienen un acabado estándar o pulido a mano, y hay opciones de mecanizado secundarias disponibles para garantizar que sus piezas estén completas cuando las reciba. Al igual que con todos los materiales DMLS, las siguientes operaciones secundarias están disponibles para sus piezas:fresado de 3 y 5 ejes, torneado, electroerosión por hilo, roscado con macho, escariado, prensado isostático en caliente (HIP), pruebas mecánicas e inspecciones de primeros artículos.

El cobre se une a una lista cada vez mayor de opciones de metal para la impresión 3D.

Propiedades del material de cobre impreso en 3D 

Debido a que ambos materiales son altamente conductivos en comparación con otros metales, podría valer la pena considerar detenidamente qué material es el adecuado para su proyecto, aunque elegir entre aluminio y cobre depende de su aplicación específica. Consulte la siguiente tabla [Nota:la composición de las aleaciones de cobre y aluminio de Protolabs puede diferir de las aleaciones que ofrecen otras empresas.]:

MATERIAL	ÚLTIMA FUERZA A LA TENSIÓN	0.2% RENDIMIENTO	ELONGACIÓN	DUREZA
Aluminio (AlSi10Mg)	35 ksi	20 ksi	10%	47.2 HRB
Cobre (CuNi2SiCr)	69 ksi	58 ksi	25%	85 HRC

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La opción del cobre mecanizado

Saliendo del mundo de la impresión 3D por un momento, cabe señalar que en Protolabs también ofrecemos la opción de cobre mecanizado, es decir, el cobre elemental que existe en la naturaleza. El cobre es solo superado por la plata en conductividad eléctrica, un factor que lo convierte en uno de los metales más importantes que se utilizan en la actualidad. Por ejemplo, el cableado de cobre (y aluminio) básicamente hace posible la electricidad. Hoy, el cobre es un ingrediente en más de 570 aleaciones metálicas diferentes. Nuestra guía de fabricación de metales ofrece más información sobre el cobre mecanizado.

Aplicaciones de la impresión 3D de cobre

Agregar cobre a la oferta de DMLS amplía las aplicaciones de ingeniería de los metales DMLS de Protolabs. La conductividad del cobre es efectiva para aplicaciones de transferencia térmica. Cuando el cobre se fabrica con impresión 3D, un ingeniero puede crear diseños complejos dirigidos a cámaras internas con calefacción o refrigeración. Esto no es posible con los métodos de fabricación sustractivos. Los disipadores de calor y los intercambiadores de calor son una aplicación ideal para este material cuando el peso no es una preocupación. El cobre es realmente el paso adelante cuando se trata de conductividad térmica y eléctrica. El cobre es estructuralmente más fuerte, más duro y tiene una mayor elongación en comparación con el aluminio. Si la conductividad no es el principal requisito de la aplicación, el aluminio puede satisfacer bien sus necesidades, especialmente si necesita una pieza de alto rendimiento que sea liviana, como en una aplicación automotriz o aeroespacial.

Como se mencionó, la nueva aleación de cobre se une a nuestras otras opciones de metal para la fabricación aditiva. Cada uno ofrece la flexibilidad para crear piezas con geometrías complejas, en comparación con el mecanizado por sí solo. En Protolabs, podemos ejecutar un solo prototipo hasta la producción completa para proyectos de fabricación aditiva y sustractiva. Para obtener ayuda adicional, no dude en comunicarse con un ingeniero de aplicaciones de Protolabs al 877-479-3680 o [email protected]. Para comenzar su próximo proyecto de diseño hoy, simplemente cargue un modelo CAD en 3D para obtener una cotización interactiva en cuestión de horas.

Joseph Iannuzzelli es ingeniero de fabricación en nuestra planta de impresión 3D/fabricación aditiva cerca de Raleigh, Carolina del Norte. Materials Science es una mirada más cercana a los materiales de fabricación.