Equispheres introduce polveri di rame senza ossigeno per la produzione additiva in serie
Equispheres, azienda canadese specializzata in polveri metalliche ingegnerizzate per la produzione additiva, ha presentato un nuovo portafoglio di polveri di rame senza ossigeno progettate espressamente per programmi di produzione in serie. Le nuove polveri Cu-OF (designazione C10200) sono pensate per applicazioni in cui servono alta conducibilità elettrica e termica, combinata con geometrie complesse tipiche dei processi di Laser Powder Bed Fusion (L-PBF).
Equispheres punta sul rame per la produzione in serie con L-PBF
Con questo lancio, Equispheres estende al rame il lavoro fatto negli ultimi anni sulle leghe di alluminio ad alte prestazioni per L-PBF, dove ha già dimostrato aumenti importanti di produttività grazie a polveri ottimizzate e collaborazioni con costruttori di macchine. L’azienda presenta le nuove polveri Cu-OF come una famiglia pensata per la produzione in Nord America, con un focus esplicito su settori come aerospazio, automotive e semiconduttori, che richiedono componenti conduttivi prodotti in volumi significativi.
Che cos’è il rame senza ossigeno Cu-OF (C10200) e perché interessa la stampa 3D
Il rame senza ossigeno Cu-OF (C10200) è un rame ad alta purezza, con tenore di rame tipicamente pari o superiore al 99,95% e contenuti di ossigeno estremamente bassi. In forma laminata o estrusa, questa famiglia di leghe è utilizzata da anni in applicazioni che richiedono conducibilità molto elevata, come barre collettrici, cavi coassiali, componenti per microonde, linee RF e dispositivi criogenici. La conducibilità elettrica in condizioni ricotte è molto vicina al 100% IACS, con ottime proprietà di saldabilità e buona resistenza alla corrosione. Proprio queste caratteristiche rendono il Cu-OF un candidato naturale per componenti critici di gestione termica ed elettrica realizzati con tecnologie di stampa 3D.
Le difficoltà del rame in L-PBF: riflettività, conducibilità e ossigeno
Lavorare il rame puro con sistemi L-PBF tradizionali è complesso: l’elevata riflettività del metallo riduce l’assorbimento di energia, la forte conducibilità termica disperde rapidamente il calore nel letto di polvere e la sensibilità all’ossidazione porta alla formazione di ossidi che possono decomporre durante la fusione, intrappolando gas e generando porosità. Per ottenere densità elevate servono finestre di processo strette, potenze laser adeguate e strategie di scansione ottimizzate. La riduzione del contenuto di ossigeno e il controllo dell’ossido superficiale diventano quindi elementi centrali per rendere più stabile il processo e contenere i difetti.
Le caratteristiche della polvere Cu-OF di Equispheres
Secondo Equispheres, la nuova polvere Cu-OF è prodotta con una tecnologia proprietaria di atomizzazione e controllo delle particelle, che punta a tre obiettivi principali: elevata sfericità delle particelle, strato di ossido ultra sottile e controllato, distribuzione granulometrica stretta e ingegnerizzata. L’elevata sfericità migliora la scorrevolezza e la densità di impaccamento nel letto di polvere; lo strato di ossido sottile aiuta a ridurre i problemi legati alla decomposizione degli ossidi durante la fusione; la granulometria controllata favorisce una deposizione uniforme degli strati e un assorbimento di energia più prevedibile. Insieme, questi elementi mirano a rendere più ripetibile il comportamento del materiale nei processi L-PBF industriali.
Validazione su sistemi LPBF industriali
La validazione del materiale Cu-OF (C10200) è stata condotta su sistemi LPBF orientati alla produzione industriale, come Aconity X, caratterizzati da camera di processo intercambiabile e da un’ampia libertà di configurazione dei parametri. I test indicano un comportamento definito come “ad alta sfericità, alta scorrevolezza ed elevata processabilità”, con dati di processo resi disponibili agli utilizzatori. La scelta di utilizzare macchine aperte segue la stessa logica delle collaborazioni su polveri di alluminio: dimostrare, in un ambiente controllabile dall’utente, che la combinazione fra materiale, parametri e condizioni di processo consente di raggiungere densità e qualità superficiale compatibili con la produzione in serie.
Dal rame laminato alle geometrie complesse: perché usare AM su Cu-OF
Il rame senza ossigeno è già ampiamente utilizzato in barre, tubi e piastre, ma molte applicazioni emergenti richiedono geometrie interne complesse: canali di raffreddamento conformali, reticoli interni per aumentare la superficie di scambio termico, conduttori tridimensionali sagomati per ridurre perdite e migliorare la distribuzione delle correnti. L’abbinamento tra Cu-OF e L-PBF consente di:
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creare scambiatori di calore compatti con strutture interne ottimizzate;
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realizzare induttori e bobine con percorsi adattati ai vincoli elettromagnetici e termici;
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produrre componenti per apparecchiature elettroniche e per il mondo dei semiconduttori con conduttori integrati nella struttura del pezzo.
In tutte queste situazioni, la libertà geometrica della stampa 3D si combina con le proprietà del rame ad alta purezza, aprendo spazi di progetto difficili da raggiungere con lavorazioni tradizionali.
Produzione di polveri in Nord America e sicurezza della supply chain
Un aspetto messo in evidenza da Equispheres è la localizzazione della produzione delle polveri Cu-OF in Nord America. Per i grandi utilizzatori di rame in ambito aerospaziale, automobilistico ed elettronico, poter contare su una fornitura regionale di polveri ad alta purezza significa ridurre dipendenze da catene di fornitura lunghe, accorciare i tempi di approvvigionamento e semplificare la qualifica del materiale. L’azienda segnala inoltre che sono in sviluppo leghe di rame dedicate, pensate per combinare conducibilità, resistenza meccanica, resistenza all’usura e stabilità in ambienti ossidanti, in funzione dei requisiti dei singoli settori.
Dal successo con l’alluminio alla nuova famiglia di rame
Negli ultimi anni Equispheres ha costruito la propria reputazione sulle polveri di alluminio ad alte prestazioni, in particolare sulla famiglia NExP-1, utilizzata per aumentare le velocità di costruzione e migliorare la ripetibilità in applicazioni aerospaziali e industriali. L’azienda ha lavorato con diversi partner per dimostrare come la progettazione fine della particella – forma, distribuzione dimensionale, superficie – possa incidere direttamente su produttività e qualità. Il passaggio al rame senza ossigeno viene presentato come una estensione naturale di questo approccio: sfruttare la stessa piattaforma tecnologica per affrontare un materiale più esigente, ma cruciale per gestione termica ed elettrica in un numero crescente di applicazioni.
Il ruolo del materiale nel rendere più affidabile il LPBF del rame
Gli studi sul LPBF di rame puro mostrano che la finestra di processo è sensibile alle variazioni del materiale: cambiamenti nel contenuto di ossigeno, nella distribuzione delle dimensioni delle particelle o nella morfologia possono tradursi in difetti come porosità, spruzzi e instabilità del bagno fuso. Lavorare con una polvere Cu-OF progettata per avere uno strato di ossido sottile e stabile, unità a una granulometria controllata, contribuisce a rendere più prevedibile l’assorbimento energetico e la formazione della traccia fusa. Il materiale non elimina la necessità di sviluppare parametri ad hoc, ma riduce il numero di variabili incontrollate, facilitando il lavoro di chi deve qualificare il processo per applicazioni critiche.
Prospettive: verso leghe di rame dedicate e dataset qualificati
Guardando al medio termine, il lancio del Cu-OF può essere visto come il primo passo verso un portafoglio più ampio di leghe di rame progettate per la produzione additiva: composizioni mirate per componenti di elettronica di potenza, per sistemi di gestione termica avanzata o per elementi strutturali conduttivi. In parallelo, le collaborazioni con costruttori di macchine e centri di ricerca permetteranno di definire dataset di parametri qualificati, casi applicativi dimostrativi e linee guida per la progettazione. Se questi elementi verranno resi disponibili agli utilizzatori finali, il rame senza ossigeno per la stampa 3D potrà passare dalla fase di “novità di prodotto” a quella di opzione standard nella progettazione di componenti ad alta conducibilità con geometrie complesse.
