由于铜合金具有优异的导热性和导电性、耐腐蚀性和优秀的机械强度，使其成为生产高价值部件（如热交换器、电连接器和复杂模具）的关键材料，铜的 3D 打印一直来备受用户及本行业的技术开发商所关注。

近年来，随着铜 3D 打印方案的逐渐成熟，航空航天、汽车和高性能工业领域的用户对其需求强劲，铜合金粉末市场也在加速扩张。

按类型划分，3D 打印铜材料包含多种，如纯铜、CuCrZr、CuSn 合金等。纯铜在这些材料中具有更高的导热性，但其在采用红外激光打印时高反也更强烈。

来自铂力特

根据笔者与知名航空航天服务商工程师的交流，用户当前打印更多的其实是 CuCrZr，采用红外激光打印该成分的铜合金，可以得到致密化的高性能产品。

而且，笔者观察多个头部 3D 打印设备商品牌，在日常的技术曝光中，突出 CuCrZr 的比例也要高于纯铜。这固然有红外激光打印纯铜很困难的因素，但从侧面可以看出市场对具体材料的需求情况。

这就要重点介绍一下 CuCrZr 到底是一种怎样的材料。

它以铜为基体，添加少量铬（0.5 – 1.2 wt%）和锆（0.03 – 0.30 wt%），这些微量元素对合金的性能起到重要作用。与纯铜相比，添加铬增强了材料的高温稳定性，而锆的存在有效抑制了铬沉淀相的生长，进一步强化了合金，但锆对合金的导电性影响却很小。

最终使得该材料具有优秀的耐热性和强度，使其能够在高温环境下保持完整性和稳定性，能够制造暴露于极端温度环境的航空航天发动机喷嘴等部件。而且，该合金对高温气体引起的氧化、腐蚀和冲蚀也有优异的抵抗力，使其在腐蚀性环境中得到广泛应用。

这些特性是普通铜合金无法比拟的，同时也使其在 3D 打印铜粉市场中占据了更大的市场份额。

➡️  航空航天领域应用

在该领域，CuCrZr 合金主要用于制造火箭发动机的燃烧室腔体、推力室、喉部等部件。

该领域的案例非常多，例如美国知名航空航天 3D 打印服务商 Sintavia 就采用 AMCM 的 M4K-4 打印机，以铜合金为材料 3D 打印了一个推力室组件。这个巨大的部件将三个独立的零件组合成一个整体，整个打印作业耗时 10 天，缩短了生产时间和成本，并最大限度地减少了后处理工序。

在国内，希禾增材推出的 XH-M660G，打印高度 1.3 米，配备四束绿激光，具有强大的纯铜及铜合金高效打印能力。笔者观察到，该公司展示了大量大尺寸铜合金的打印案例。其中一款高 990mm 的发动机燃烧室，采用该设备打印时间为 15 天，表现出装备在长时间运行中的稳定性。

➡️  电子产业

AI 算力的极致需求，以及当前电子器件越来越小型化、高功率化的发展，对散热的需求越来越高，这也是纯铜及 CuCrZr 发挥价值的空间。

市场调研公司 Dataintelo 出具的报告显示，台积电、三星和英特尔已经建立了专注于原型制造热优化封装设计的内部增材制造团队。随着全球数据中心的快速扩展，对 3D 打印铜材料散热解决方案的需求将呈指数级增长。

铂力特 3D 打印的铜材料案例

➡️  汽车工业领域

汽车行业对 CuCrZr 的需求因新能源汽车的持续发展而得到应用增长。该材料能够用于制造新能源汽车电机的散热组件、复杂冷却流道冷板、电器连接器等。3D 打印的复杂结构可以直接集成到电池模块外壳、电池单元热界面和电力电子组件中。

笔者查询到一份调研报告指出，特斯拉、大众和宝马已经启动从专业供应商处采购 3D 打印铜材料热端部件的项目。

随着电动汽车市场持续发展且竞争激烈，也伴随 3D 打印技术使用成本的降低，3D 打印在汽车上广泛应用只是时间问题。

这些需求是清晰明了的，所以当前的 3D 打印设备商、材料商，均在积极布局。

例如，铂力特在今年三月透露其铜合金 3D 打印零件已交付超十万件；华曙高科推出了基于光束整形的高效铜合金 3D 打印以及超精细铜合金 3D 打印解决方案；倍丰智能推出了高质量的纯铜、CuCrZr 粉末以及红外激光铜 3D 打印解决方案；汉邦激光、协同高科等也展示了相关应用技术与案例。

至于希禾增材、大族聚维，则在绿激光打印铜材料方面表现出优势，金石三维也在今年推出了绿激光打印方案。

就绿光 3D 打印铜方案的进一步观察发现，目前没有推出该方案的设备商反而成了少数。可即便如此，多数品牌对红光打印铜方案的 " 固守 " 并未改变，这与制造成本直接相关。

材料端的发展同样值得关注。多家头部 3D 打印材料品牌均推出了多类型的铜粉，不仅仅优化了粉末成分，而且均已经在提升产能。

来自金属 3D 打印粉末 -PowderSight

根据 PowderSight 的统计，3D 打印铜粉的价格目前在常用材料中属于更高的水平。笔者认为，铜尤其是 CuCrZr，正在成为继钛合金之后的又一高价值金属。

注：本文由 3D 打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。# 增材制造   #3D 打印