純銅及銅合金由於極好的導電、導熱、耐腐蝕性及韌性等特點，被廣泛應用於電力、散熱、管道、裝飾等領域，有的銅合金材料因具有良好的導電、導熱性和較高強度，被廣泛應用於製造航空、航天發動機燃燒室部件。但是隨著應用端對於複雜結構零部件的需求增多，傳統加工工藝已逐漸無法滿足需求。
選區雷射熔化金屬3D列印技術具有可成形複雜結構零部件，材料利用率高，無需模具等優點，該技術在製備複雜結構的銅合金熱交換器、尾噴管等零部件方面具有巨大的應用潛力。但由於銅的導熱性和反射性極佳，銅金屬在雷射熔化的過程中，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。
不過，銅基合金3D列印材料與新型3D列印雷射器正在推動著銅金屬3D列印技術的發展。近日，金屬3D列印企業SLM Solutions 就驗證通過了一種用於選區雷射熔化3D列印的銅合金材料-CuNi2SiCr ，並確立了這款材料的理想列印參數。
銅基合金的3D列印
通過熱處理進一步提高強度與電導率
銅合金CuNi2SiCr 材料能夠與SLM Solutions的所有雷射熔化3D列印系統兼容，是一種可熱硬化的合金，具有高剛度以及電導率和導熱率的平衡組合的特徵。該合金中包括鎳和矽成分，具有很高的耐腐蝕性和耐磨性。
來源：SLM Solutions
SLM Solutions對CuNi2SiCr 銅合金材料進行了鑑定與參數驗證，並確立這款材料的理想列印參數。在測試這些參數時，銅合金突出的主要問題是對氧氣的敏感性，為了解決這個問題，SLM Solutions建議在使用該材料時，其系統中的氧氣最大含量為500 ppm。
3D列印銅合金材料導電性通常低於純銅（IACS值為100％），SLM Solutions的CuNi2SiCr材料在經過熱處理後，IACS值由列印完成時的14%，提升至40％，導電性雖然低於純銅，但仍適用於部分導電應用。
數據來源：SLM Solutions
根據SLM Solutions ，銅合金材料的電導率會隨著合金元素數量的增加而降低，但其他性能（例如強度）可以得到改善，CuNi2SiCr 材料的強度優於純銅。通過實施熱處理工藝能夠提高CuNi2SiCr 3D列印部件的性能，例如通過沉澱強化使零件具有更高的強度和電導率。
CuNi2SiCr 銅合金3D列印材料適合應用於模具製造、電氣工程的導電觸點、焊接噴嘴、閥等領域。CuNi2SiCr 材料的強度、電阻和導電性能使其非常適合於製造在機械、熱和摩擦應力環境中的導電性零件。
相對於傳統製造工藝，CuNi2SiCr 材料與金屬3D列印技術在實現設計自由度方面的優勢相結合，能夠解鎖更多傳統工藝無法實現的新應用，包括設計和製造具有複雜內部幾何形狀和拓撲優化的銅合金零部件，最終得到輕量化的，更具成本效益的零部件。
3D科學谷Review
3D科學谷曾在《3D列印發展趨勢及中國市場的機遇與挑戰》白皮書中談到，快速發展的金屬粉末材料是金屬3D列印技術應用發展的重要驅動力。從列印材料來看，鈦合金材料的價格有望大幅降低，新型不鏽鋼合金的出現，高強度與低價格鋁合金材料的出現，銅合金粉末床雷射熔化技術與應用的發展，將為增材製造領域迎來鈦合金、鋁合金、銅合金以及複合材料製造的新時代。
《3D列印發展趨勢及中國市場的機遇與挑戰》