采用无支撑金属3D打印GRCop-42航天增材制造专用铜合金

5月5日，Velo3D宣布旗下Sapphire系列打印机完成了针对GRCop-42铜合金的认证。该材料是由NASA开发的一种具有高强度和高导热性的航天增材制造专用铜合金，由于合金中使用了铬和铌，使其在高温下仍能保持强度，同时具有优异的抗蠕变性能和低周疲劳寿命。所有这些特性对于火箭发动机部件具有重要价值，特别适合制造喷油器和再生冷却燃烧室衬里。

铜合金是用来制造散热及导电器件的关键材料，是航空航天、武器装备等某些应用场合的必选材料。在航天领域，用来打印推力室的铜合金材料均来源于经过验证的传统合金。2019年，NASA研究人员宣布成功完成GRCop-42（Cu-4 % Cr-2% Nb）粉末的改造和工艺开发，该材料旨在替代此前的GRCop-84，它可以在保证同等高强度的前提下，大幅提高导热系数，而且比当前燃烧室内衬用合金NARloy-Z的导热率还要高。

3D打印技术参考曾详细介绍过该材料的工艺开发过程，研究发现，GRCOP-42是一种易于打印的合金，可以制备完全致密的部件。Velo3D给出的材料性能显示，在50μm的打印层厚下，材料密度为8.79g/cm³，致密度超过99%；打印态（垂直方向）室温拉伸强度533Mpa、屈服强度296Mpa，延伸率23.8%；经热等静压后，拉伸率达到34.1%（其他详细的数据可在QQ群下载材料手册）。

Velo3D以近乎无支撑的金属粉末床3D打印技术而著称，使用该技术可以实现相比传统SLM更大倾斜角度的特征制造，进一步提高设计的自由度；同时大幅减少后处理步骤，以及由此带来的成本。这些优点成为其快速发展的关键，其客户涵盖了众多知名的航天、军工及普通制造企业，如SpaceX、Launcher、BOOM、霍尼韦尔、洛克达因、美国空军等。

基于强大的制造能力，2021年Velo3D售出23套设备，相比前一年增长77%，新客户增加10个，全年营收2740万美元；按照预期，2022年其新客户数量将再增长24个，发送47-49套新系统，营收将达到8900万美元。届时，Velo3D打印机的平均售价将高达上千万人民币，但高售价似乎不能阻挡美国制造企业对突破产品制造极限的迫切需求。

2021年10月，Velo3D推出了新一代具有“超大容量”的Sapphire XC 3D打印机，φ600x550mm的构建体积以及八台1000W激光器的配置，使其比上一代φ315x400mm的成型尺寸和双激光器的配置相比，吞吐量提升了五倍，并且能够将零件的制造成本最高降低75％，可实现更高的生产率和打印速度。与此同时，这台打印机的成形尺寸能够满足小型火箭发动机燃烧室的成形。

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