印度研究人員使用3D打印和紫外線輔助燒結來測試銅泡沫的性能

來源：廣西增材制造協(xié)會

Pulak M. Pandey和GurminderSingh（印度新德里印度技術學院機械工程系）在最近發(fā)表的“晶胞形狀和支桿尺寸對有序泡沫銅的彎曲性能的影響”中，研究了晶胞和銅之間的關系，同時采用3D打印和超聲振動輔助無壓力燒結。

近來，泡沫銅和整個金屬泡沫已成為工業(yè)用戶更感興趣的制造材料，可分為開放式（對熱交換器應用產(chǎn)生巨大影響）或封閉式（多孔，并用于吸收沖擊）。兩種類型的泡沫在航空航天、汽車、熱交換器和生物醫(yī)學領域等應用中均顯示出潛力。

由于開孔泡沫具有較高的表面積，因此與封閉泡沫相比，它們表現(xiàn)出優(yōu)異的機械性能，并具有較高的熱性能和良好的導電性。但是，從歷史上看，使用金屬泡沫的3D打印和增材制造工藝一直充滿挑戰(zhàn)，帶來了諸如卷曲、膨脹等問題。在使用EBM 3D打印代替激光時，打印件仍顯示出12％以上的收縮率。然而，最近有報道稱將3D打印與UV輔助燒結結合使用是成功的：

“據(jù)觀察，該工藝能夠制造出具有最大8.07％收縮率的不同晶胞形狀的均勻銅金屬泡沫。研究人員說：“金屬泡沫支柱的尺寸和晶胞形狀是獲得低重量更好的強度的重要參數(shù)?！?br />

采用的快速制造流程的流程圖

一些研究人員發(fā)現(xiàn)在使用開孔鐵泡沫時機械性能有所提高，而另一些研究人員則依靠晶胞形狀效應在鋁方面取得了成功。除了用于電位的一些外圍測試外，幾乎沒有用均勻的泡沫金屬進行任何研究。在這項研究中，研究人員使用了平均粒徑為8 μm的銅粉。創(chuàng)建了兩種不同的樣本形狀：簡單立方（SC）和立方（BCC）。三種不同的支撐尺寸用于檢查晶胞的形狀。

（a）通過快速生產(chǎn)SC和BCC泡沫制成的彎曲試樣，以及（b）在Instron UTM上進行彎曲實驗

研究人員使用SLA 3D打印機從聚合物中創(chuàng)建樣品，并將打印的零件用作模具的圖案。在測試過程中，研究人員注意到隔離的微孔，表明銅顆粒的良好擴散。但是，泡沫材料表現(xiàn)出脆性，并且與體心立方（BCC）晶胞相比，晶胞形狀樣品具有“較短的平臺面積”。

研究人員總結說：“在骨折后的頸部研究中，與BCC樣品相比，在SC樣品中觀察到了粗糙的酒窩?！?br />

彎曲試驗后（a）SC和（b）BCC彎曲樣品的SEM觀察

兩種類型的晶胞形狀的厚支桿尺寸樣品均具有高強度特性。與BCC樣品的彎曲模量（230-515 MPa）和彎曲強度（8-22 MPa）相比，SC單位形狀的彎曲樣品顯示出較高的彎曲模量（310-843 MPa）和彎曲強度（14-32 MPa）?！?br />
如今，銅在3D打印應用中的使用越來越多，例如在抗菌3D打印，銅復合材料，制成的線圈和導體等中可見。