銅是一種具有良好導電、導熱性的金屬，而且它的可鍛性和延展性也較好，同時還有抗腐蝕，甚至殺死細菌和病毒等能力。銅可用來生產導線、銅管、冷板、圓盤、歧管、散熱器、熱交換器、匯流條等，被廣泛地應用於電氣、機械製造、航空航天、國防軍工等領域。如今銅已經是世界上消耗量第三大的工業金屬。
/ 純銅製造面臨的挑戰
銅加工是我國有色金屬工業的重要組成部分。經過多年的快速發展，我國已經成為全球最大的銅材生產國和消費國。銅部件通常採用金屬粉末注射成型 (MIM) 和如鍛造、機加工、擠壓、鑄造等傳統工藝製造，可以生產簡單的幾何形狀，但卻難以生產複雜結構部件，或者需要通過焊接等其他工藝來實現複雜製造。隨著應用端對複雜結構零部件的需求增多，傳統製備純銅部件的工藝已無法滿足應用市場高速發展的全部需求。而能夠實現複雜零件一體化成形的增材製造（AM）技術優勢逐漸顯現，在銅部件製作中展現出巨大的應用潛力。
傳統工藝加工的銅零件（來源網絡）
特別是在減材製造工藝中，純銅是出了名的難用，它的的延展性經常導致在減材製造操作中變形。因此，減材製造通常需要採用電導率和導熱性較低的銅合金。而在增材製造中，純銅材料的應用雖然起步較晚，但近年來已呈現出快速發展的趨勢，特別是在國防軍工領域上銅的增材製造應用不斷取得重要進展，更促進了銅材料增材製造的發展。
/ 純銅增材製造的不同工藝
金屬增材製造目前最典型的工藝就是粉末床選區雷射熔化（SLM）和電子束熔化(EBM)技術，同時也可3D列印純銅材料。但是由於銅金屬高反射、高導電、及高導熱，SLM工藝在雷射熔化銅的過程中，吸收率低，雷射難以持續熔化銅金屬粉末，從而導致成形效率低，冶金質量難以控制等問題。此外，銅的高延展性給去除多餘粉末這樣的後處理工作增加了難度。而EBM由於使用的是電子束為熱源，不會受到SLM雷射高反射因素的影響，因此稍具優勢。但因銅具有高導電率，EBM列印過程會很短；又因銅的高導熱率，會導致列印的模型尺寸精度和力學性能各方面的可控性較差，因此3D列印的銅零件表面質量不佳，這又給銅感應線圈等應用的後處理帶來不便。
3D科學谷白皮書
然而純銅雷射增材製造工藝中存在的挑戰也正在被逐漸克服。如採用綠色雷射選區雷射熔化系統（綠色SLM）的純銅製件力學性能和電導率都大大提升，反射率的減少可以使得加工過程更加穩定而且高效。另外材料擠出、光聚合與粘結劑噴射工藝的銅3D列印工藝也實現了商業化。其中，基於燒結的粉末擠出列印（PEP）技術巧妙避開了純銅列印過程中的高導熱、高反射問題，通過先列印生坯，然後再經過成熟的粉末冶金脫脂和燒結工藝，得到結構優良的高性能純銅部件。有望為下一代導熱、導電零部件的製造帶來更多樣化的解決方案。
/ PEP技術製造銅的優勢
PEP技術是由升華三維推出的「3D列印+粉末冶金」相結合的金屬／陶瓷間接3D列印工藝，利用了3D列印技術的複雜結構、一體化、輕量化等技術特點，再充分發揮粉末冶金可加工材料廣泛，加工成本低等技術優勢，為傳統製造數字化賦能。PEP工藝在純銅3D列印上一舉填補國內空白。
基於PEP技術3D列印純銅不需要高能雷射束，巧妙地避開了純銅列印過程中的高導熱率、高反射率的問題，通過先3D列印生坯，然後再脫脂、燒結的工藝得到純銅部件。因其將熱加工過程轉移到燒結步驟，使得更容易管理熱應力；而且燒結溫度低於其他類型的直接3D列印工藝中所需的完全熔化溫度，使得熱量可以更均勻地施加，從而確保了產品性能的一致性。
升華三維列印的純銅換熱器
而在3D列印過程中，想要獲得高緻密度或高導電導熱純銅製件，其純銅列印材料配方和脫脂燒結的工藝要求也非常高，升華三維純銅顆粒料UPGM-CU則適配於純銅3D列印，其保持原料高純凈度的同時還具有更易實現緻密化的特性，能滿足不同純銅零件的3D列印需求。升華三維自主研發的3D列印設備，可以加工純銅及其合金材料以製造緻密的部件，目前已經廣泛應用於熱交換器、散熱器和電感應器的產品開發中。
升華三維純銅3D列印產品性能數據
PEP技術成形工藝簡單，無需雷射器件，具有低溫成型、高溫成性的特性。可解決如銅類高反射金屬對雷射波段吸收率低，解決同時具備精細複雜幾何結構和高性能純銅製造加工問題；3D列印材料製備方便，對原始粉末的球形度和流動性沒有嚴格要求，適用於粉末冶金工藝所用的粉末材料，並且3D列印材料可循環利用。為純銅材料製造加工難提供了有效途徑。
/ 賦能銅加工製造，升華三維力戰不怠
近年來，面對複雜多變的國內外宏觀經濟形勢和發展環境，我國銅加工產業積極推進轉方式、調結構、促轉型，保持了行業的持續快速發展。目前，我國銅產業加工能力不斷提升，應用領域不斷擴大，國產化水平不斷提高，整個行業呈現出蓬勃發展的良好態勢。純銅增材製造可以大大降低製造周期和成本。其次，還可以製造出結構更為複雜的零件，不僅提高了產品的精度，還可以實現定製化生產。這些優勢使得純銅增材製造在各行各業都有廣泛的應用前景。
升華三維製備的純銅結構件
升華三維擁有完全自主產權3D列印設備及列印材料，已掌握金屬/陶瓷間接3D列印技術在列印裝備及核心器件、成形材料、工藝及軟體等關鍵核心技術並搭建成完整的增材製造工藝鏈。升華三維在材料配方、設備性能、3D列印及燒結工藝也在不斷的改善，純銅增材製造能力也將進一步地提升。升華三維表示，隨著我國銅加工製造業的不斷升級，以及應用市場需求的高要求，將憑藉著技術和工藝優勢，賦能銅產業加工製造，提供卓越的3D列印整體解決方案和服務。為我國銅產業加工實現數字化轉型發展貢獻應有的力量。