3D科学谷：2021年铜金属3D打印白皮书第二版（41页）.pdf

1、铜金属3D打印白皮书第二版Whitepaper of Copper 3D Printing V2白皮书赞助方：Sponsors:封图：3D打印电动机定子绕组 Additive Drives三维科学 . 无限可能“为行业提供深具国际影响力的增材制造咨询及媒体内容营销服务平台。”3D科学谷Provide the industry AM consulting service and content marketing service with international influence. 3D Science Valley前言下一代导热、导电零部件正在来临随着3D打印从航空航天和医疗领域走向更广

2、阔的民用市场，铝合金、不锈钢、铜合金将逐渐占主导。其中根据3D科学谷全球战略合作伙伴AMPower预测，铜合金的年增长率将达到46.6%。纯铜及铜合金由于极好的导电、导热、耐腐蚀性及韧性等特点，被广泛应用于电力、散热、管道、装饰等领域，有的铜合金材料因具有良好的导电、导热性和较高强度，被广泛应用于制造航空、航天发动机燃烧室部件。但是随着应用端对于复杂结构零部件的需求增多，传统加工工艺已逐渐无法满足需求。3D打印技术具有可成形复杂结构零部件，材料利用率高，无需模具等优点，该技术在制备复杂功能集成的纯铜或铜合金散热器与热交换器、尾喷管、电机绕组等零部件方面具有巨大的应用潜力。根据3D科学谷的市场观

3、察，纯铜粉末床激光增材制造工艺中存在的挑战正在被逐渐克服。除了粉末床工艺，基于材料挤出、光聚合与粘结剂喷射工艺的铜3D打印工艺也实现了商业化。多条增材制造技术路线齐头并进，必将为下一代导热、导电零部件的制造带来更多样化的解决方案。本白皮书从铜金属宏观市场、铜金属增材制造技术、铜金属3D打印应用、研究成果与专利、供应链，五个方面透视铜金属3D打印技术的发展趋势及潜力。希望本白皮书能够推动铜金属3D打印技术在我国的应用发展。感谢合作伙伴对本白皮书的支持，更多信息请访问：3D科学谷市场研究团队.2021年铜金属宏观市场底图 1铜金属宏观市场概况铜和铝是市场需求最大的两种有色金属，下游分布广泛，需求和

4、经济运行正相关。随着各国货币、财政政策发力以及疫苗接种带来的经济复苏，全球经济度过难关，进入复苏日趋明朗。中国2021年一季度GDP同比增长18.3%。尽管印度疫情再起，全球主要经济体 4 月 PMI 维持较高水平，其中美国和欧盟 PMI 高于 60，全球经济复苏的态势未变，铜、铝均需求前景良好。铜材是铜消费的主要产品形态，能较大程度反映铜铝需求。全球最大的铜产销国中国，2021 年一季度铜材产量同比大幅增长 14.8%，已高于疫情前水平，显示铜铝需求较为旺盛。参考来源：Wood Mackenzie、平安证券全球铜消费结构根据3D科学谷全球战略合作伙伴AMPOWER的市场研究，2020年增材制

5、造铜和青铜原材料消费量为73吨， 预计2025年增长至495吨。目前，电动机及其系统以及热导体中都考虑使用增材制造铜组件。此外， 增材制造铜金属组件还被用于制造航天发动机中的散热部件。纯铜及铜合金增材制造应用还涉及到医疗、模具、油气、能源等其他领域。铜金属增材制造市场发展趋势2020年增材制造铜粉应用领域数据来源：SmarT铜金属增材制造技术底图 D粉末床工艺工艺材料选区激光熔化、电子束熔融材料挤出工艺左侧图片来源（上-下）1. 通快；2. Optomec ; 3. Fabrisonic; 4.Markforged 5. HOLO 6. Digital Metal。光固化工艺数字光处理-DLP

6、粘结剂喷射工艺超声波增材制造Cu1、Cu2、CuCrZr、CuNiSi、CnSn10等粉末纯铜丝材纯铜粉与树脂混合浆料纯铜粉末纯铜、CuNi、GRCop-84等铜、铜合金粉末UAM定向能量沉积LENS纯铜、紫铜片材（可与铝等金属焊接在一起）直接打印工艺间接打印工艺+对3D打印生胚进行脱脂和烧结*粘结剂喷射纯铜3D打印零件或将需要热等静压才能满足致密度要求。铜、铜合金增材制造工艺FFF、FDM激光增材制造纯铜加工难点铜金属的优点铜激光增材制造的难点解决方案高导电性高导热性高反射性耐腐蚀性高表面光洁度无磁性良好的延展性高激光功率克服激光吸收率低的问题，优化惰性气体并改造设备。515nm的连续激光器