L’utilisation d’un laser vert facilite l’impression 3D de cuivre pur et d’alliages de cuivre
La fabrication additive métallique trouve sa place dans un nombre croissant d’industries, de l’aérospatiale et de la marine à l’électronique et à l’automobile. Elle permet de concevoir des pièces plus complexes, plus légères et plus durables. L’excellente conductivité électrique et thermique du cuivre, sa résistance à la corrosion atmosphérique et marine, sa ductilité et sa ténacité en font l’un des matériaux métalliques les plus utilisés.
Toutefois, la fabrication de pièces en cuivre présente des défis spécifiques, en particulier lorsqu’on utilise les techniques de fusion laser sur lit de poudre (LPBF). Le cuivre pur a un taux d’absorption très faible pour les lasers infrarouges – moins de 10 %. Par conséquent, les lasers infrarouges de forte puissance peuvent entraîner une vaporisation et des éclaboussures excessives, ce qui a un impact négatif sur la pièce finale. Ces effets comprennent la réduction de la densité du matériau, l’augmentation de la porosité et la diminution de la conductivité thermique et électrique. De plus, lorsque la lumière réfléchie est supérieure à 90 %, elle peut endommager les composants optiques de l’imprimante 3D.
Plaque de base en cuivre pour dissipateur thermique IGBT, cuivre pur
C’est là qu’Addireen, un fabricant chinois, entre en jeu. Grâce à la technologie de pointe du laser vert, les machines industrielles d’Addireen surmontent les limites des lasers infrarouges. Ces machines peuvent produire des pièces en cuivre d’une densité de 99,8 % et d’une épaisseur minimale de 0,08 mm, ce qui améliore considérablement la qualité et la précision des composants, libérant ainsi tout le potentiel du cuivre dans la fabrication additive métallique.
Les avantages d’un laser vert en fabrication additive
Un laser vert présente un taux d’absorption sur le cuivre beaucoup plus important comparé à celui d’un laser infrarouge. Comme le montre le graphe ci-dessous, le laser vert est plus efficace pour faire fondre le cuivre, ses alliages, mais aussi des métaux précieux comme l’or, le platine et d’autres métaux à forte réflectivité et conductivité thermique. En équipant des imprimantes 3D LPBF d’un laser vert à fibre continue monomode, on peut donc espérer de meilleurs résultats quand on choisit du cuivre et des alliages de cuivre.
Taux d’absorption de différents métaux
Le laser vert à fibre continue monomode haute puissance adopté par Addireen présente les avantages de longueurs d’onde plus courtes, d’une qualité de faisceau élevée, d’une grande stabilité et de points focalisés plus fins. Il offre une plus grande efficacité de formage, une meilleure qualité, une résolution d’impression plus élevée et une fenêtre de processus plus large pour la fabrication additive de cuivre pur, d’alliages de cuivre, d’or et de platine. En outre, l’impression 3D par laser vert élargit également la gamme des matériaux pouvant être imprimés à l’aide de la technologie LPBF.
Addireen a lancé ses imprimantes 3D métal par laser vert – XH-M160G, M350G, M100G – qui permettent d’imprimer en 3D des pièces en cuivre pur avec une grande efficacité, une grande qualité et une grande précision. Les images métallographiques ci-dessous démontrent la capacité à résister à des pressions d’eau supérieures à 5 MPa, avec une conductivité proche de 100 % de l’IACS et une conductivité thermique d’environ 390 W/m-K. L’épaisseur minimale des parois peut atteindre 0,08 mm.
Image métallographique de pièces imprimées en cuivre pur
Les solutions à laser vert d’Addireen ont été largement utilisées dans l’aérospatiale, les véhicules à énergie nouvelle, les composants de dissipation thermique des semi-conducteurs, les bobines de chauffage par induction et les dispositifs de communication à grande vitesse. Quelques exemples d’applications sont présentés dans les photos de cet article.
Modèle de tuyère de moteur imprimé en CuCrZr
Les solutions de fabrication additive métal d’Addireen
Fondée en 2023, Addireen est pionnière en impression 3D métal par laser vert en Chine. Avec près de 18 ans d’expérience, l’équipe a développé des technologies avancées telles que les lasers à courte longueur d’onde et à longueurs d’onde multiples pour l’impression précise de métaux hautement réfléchissants, réfractaires et conventionnels.
Bobine chauffante à induction haute fréquence, cuivre pur
Addireen propose trois modèles, tous équipés de lasers verts, capables d’imprimer des pièces d’une densité de 99,8 % et d’une épaisseur de paroi minimale de 0,08 mm. Les volumes d’impression vont de Ø100 x 100 mm à 350 x 350 x 500 mm, ce qui permet de répondre à divers besoins. La XH-M100G, idéale pour les métaux précieux tels que l’argent, l’or et le platine, permet d’obtenir des tailles de spot laser aussi petites que 15 microns pour les structures complexes, tandis que la M350G est conçue pour la production en grand volume.
Les solutions laser vert d’Addireen ont été testées et adoptées dans de nombreux secteurs. Il s’agit notamment des secteurs de l’aérospatiale, de l’énergie, des communications et des transports.
La gamme proposée par Addireen
Addireen conclut : « L’impression 3D par laser vert permet non seulement une impression efficace et de haute qualité du cuivre pur et des alliages de cuivre, mais elle élargit également la gamme des matériaux pouvant être imprimés à l’aide de la technologie LPBF. Elle constitue une solution idéale pour les matériaux hautement réfléchissants et difficiles à fondre, tout en permettant une impression plus efficace et plus précise des matériaux métalliques conventionnels. » Retrouvez plus d’informations ICI.
Ailettes de dissipation thermique à paroi ultra-mince imprimées en CuSn10
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*Crédits de toutes les photos : Addireen
