Alumīnija sakausējumi siltummaiņu 3D drukāšanai

3D drukas tehnoloģiju sasniegumi ir mainījuši siltummaiņu ražošanas veidu. Sarežģītus un bezmaksas dizainus, kurus nevar realizēt ar tradicionālajiem ražošanas ceļiem, var viegli realizēt, izmantojot 3D drukāšanu. Uzlabota siltuma apmaiņas efektivitāte un samazināts svars, apjoms un ražošanas izmaksas ir citas priekšrocības, ko var piedāvāt 3D drukāšana. Tomēr materiāli ir vēl viens svarīgs apsvērums siltummaiņa 3D drukāšanai.

Nesen vadošais vietējais alumīnija sakausējuma 3D drukas materiālu ražotājs tirgū laida augstas siltumvadītspējas alumīnija sakausējuma 3D drukas materiālu. Produkts ir nosaukts HC 200, lai parādītu tā īpaši augsto siltumvadītspēju, kas nav mazāka par 200 W/(m·K).

Metāla siltumvadīšanas princips, materiāli un 3D drukas raksturīgie defekti

Metāla siltumvadīšanas būtība ir tāda, ka metāla iekšpusē atrodas brīvi kustīgi elektroni. Kad daļa no metāla saņem siltumu, brīvo elektronu enerģija sakarsētajā daļā palielinās, kustība pastiprinās, un tie pastāvīgi saduras ar metāla joniem, lai apmainītos ar enerģiju, tādējādi pārnesot siltumu no vienas daļas uz otru. Lai metāli iegūtu augstāku siltumvadītspēju, ir nepieciešams, lai elektroni būtu "netraucēti" metāla iekšienē, tas ir, metāla materiāla iekšienē ir jābūt pietiekami daudz defektu, un jābūt mazākiem piemaisījumiem vai citām fāzēm. Tas izvirza ļoti augstas prasības materiālu sastāva kontrolei un sagatavošanas procesam.

Starp alumīnija sakausējuma materiāliem kategorijas ar augstu siltumvadītspēju (īpaši augstāku par 200) ir ļoti ierobežotas, un visbiežāk tiek izmantots 6063 alumīnija sakausējums. 6063 ir AlMg sērijas deformēts alumīnija sakausējums, kurā galvenie leģējošie elementi ir Al, Mg, Cr, Cu, Si utt. Tā siltumvadītspēja ir lielāka par 200 W/(m K), parasti 210, un tecēšanas robeža nav mazāks par 160 MPa un pagarinājums par 8 procentiem pēc T6 termiskās apstrādes. Un 6063 ir laba plastiskums un to var anodēt, tāpēc tas ir izvēles materiāls dažāda veida radiatoriem. Citās esošajās alumīnija sakausējuma materiālu kategorijās siltumvadītspēja nav augstāka par 200. Tā kā tīrs alumīnijs nesatur citus leģējošus elementus, tā siltumvadītspēja sasniedz 230W/(m·K).

Lai gan 6063 alumīnija sakausējums ir ļoti labs materiāls, to nevar tieši izmantot metāla 3D drukāšanai. Sakausējums ir deformēts alumīnija sakausējums, kas ir piemērots liešanas procesam, bet nav piemērots SLM selektīvās lāzerkausēšanas 3D drukas procesam ar augstu dzesēšanas ātrumu. Gala rezultāts ir tāds, ka, apdrukājot 6063 sakausējuma pulveri, izmantojot SLM procesu, būs lielas un mazas mikroplaisas, un materiālu nevar izmantot. Pašlaik daži pētnieki mēģina padarīt 6063 sakausējumus drukājamus, mainot sastāvu vai pievienojot nanofāzes, un ir sasnieguši dažus rezultātus, taču tie nav komercializēti.

Pašlaik AlSi10Mg materiāls tiek plaši izmantots tirgū. Lai gan tā siltumvadītspēja ir sasniegusi ne mazāko 140 W/(m·K), lietojumiem, kuriem nepieciešama lielāka siltumvadītspēja, AlSi10Mg ir bezspēcīgs.

Augstas veiktspējas siltuma izkliedes 3D drukāšanas alumīnija sakausējums ir veicis izrāvienu

Lai izstrādātu apdrukājamus alumīnija sakausējuma 3D drukas materiālus ar augstu siltumvadītspēju un augstu veiktspēju, vietējā komanda ir pavadījusi vairāk nekā gadu neatkarīgā pētniecībā un attīstībā un beidzot veiksmīgi realizējusi dubulto divsimt (siltuma vadītspēja pārsniedz 200 W/(m). K) un stiepes izturība ir lielāka par 200 MPa) HC 200 augstas siltumvadītspējas alumīnija materiāla izstrāde. Šajā tabulā ir salīdzinātas HC200, 6063 un AlSi10Mg materiāla īpašības:

Pateicoties īpaši augstajai veiktspējai, šis materiāls ir piemērots vieglām un sarežģītām strukturālām vai funkcionālām daļām, kurām ir augstas prasības siltuma izkliedēšanai, un tās ir īpaši piemērotas jaunu siltuma izlietņu (īpaši mikrokanālu siltuma izlietņu) projektēšanai un izstrādei. Ar inovatīviem materiālu risinājumiem kopā ar metāla 3D drukas tehniskajām priekšrocībām mēs ceram sniegt ieguldījumu jaunu radiatoru produktu izstrādē.

Ja jūs interesē HC 200 ar vidēju un augstu siltumvadītspēju un augstu izturību, JR ir uzsācis drukāšanas pakalpojumu augstas siltumvadītspējas alumīnijam. Mēs ceram uz sadarbību ar klientiem, kuri interesējas par drukājamiem augstas siltumvadītspējas alumīnija risinājumiem.