铜镍合金增材制造

1。简介：盐水作为终极耐力测试

纯铜是导热之王，但对于结构应用来说太软。纯镍具有极强的耐腐蚀性，但导热性较差。如果将这两种元素制成合金，就会形成几十年来在海事工业（造船、近海、海水淡化厂）中不可或缺的一系列材料：铜镍合金 (CuNi)。

将金属 3D 打印（特别是 PBF 和 WAAM）引入航运业，使得只需按一下按钮即可生产由 CuNi 制成的巨型泵壳或复杂热交换器 - 通常直接在公海生产。

2。 PBF-LB粉床面临的挑战

在激光粉床熔融 (PBF-LB) 中，CuNi 粉末（通常为 CuNi70/30 或 CuNi90/10）的加工带来了特定的障碍。

• 反射率：合金中的铜强烈反射红外激光。镍在这里有很大帮助：它比纯铜更好地吸收能量，并确保合金比纯铜更稳定地熔化。普通光纤激光器通常足以出色地加工 CuNi。
• 热裂：与纯铝或钛相比，CuNi 通常具有较宽的凝固区间。这意味着金属在冷却时会经历长时间的“面团”状态，理论上这使其容易受到热撕裂。精确的激光参数至关重要。

3。用于造船的电弧增材制造 (WAAM)

对于重达数吨的巨型船舶螺旋桨或泵壳，由于安装空间有限，粉末床被排除在外。这是 WAAM（线弧印刷）的时代。

• CuNi 焊丝在全球范围内实现标准化，并且极其便宜（与金属粉末相比）。
• 机器人手臂逐层焊接铜镍丝。由于 CuNi 几十年来在焊接技术方面已得到充分了解（良好的可焊性），因此 WAAM 能够以巨大的堆积速度（每小时几公斤）提供出色的结果。

4。公海按需备件

英国皇家海军和美国海军越来越多地为其航空母舰和护航舰艇配备金属 3D 打印机。目标很明确：数字化备件仓库。

如果海水淡化泵的外壳在太平洋中部破裂，则需要数周时间才能交付铸件。借助船上的增材制造系统，工程师可以下载 CAD 文件并在几个小时内直接在船上打印备件（例如由高强度铜镍制成）。这正在彻底改变全球航运的物流链。

5。结论：经典走向数字化

铜镍合金不是一种令人兴奋的太空高温合金，而是一种坚如磐石的工业耐久合金。其出色的耐盐水腐蚀和生物污垢能力使其成为海事技术领域无可争议的标准。增材制造现在正在将这一经典带入 21 世纪，大幅缩短大量替换零件的供应链，并为海上现场维修铺平道路。