Je zliatina medi vhodná na 3D tlač chladiacich systémov foriem?

1. Hlavnou výkonnostnou výhodou zliatiny medi je to, že môže viesť teplo a zároveň odolávať teplu.
Najdôležitejšie veci, ktoré musí chladiaci systém formy urobiť, je rýchlo sa zbaviť tepla a byť schopný pracovať pri nastavení vysokého-tlaku a vysokej{1}}teploty. Zliatina medi je skvelý materiál pre chladiace systémy 3D tlače, pretože má skvelé fyzikálne vlastnosti.
Veľmi vysoká tepelná vodivosť: Čistá meď má tepelnú vodivosť 401 W/(m · K), čo je 8 až 10-násobok tepelnej vodivosti ocele na formy. Dokonca aj po ošetrení zliatinou (ako je zliatina CuCrZr) jej tepelná vodivosť zostáva medzi 200 a 300 W/(m · K), čo je oveľa viac ako u štandardných chladiacich materiálov. Táto vlastnosť umožňuje chladiacemu systému zliatiny medi rýchlo zbaviť sa tepla formy, čo skracuje cyklus formovania. Po použití 3D tlačených kanálov chladiacej vody zo zliatiny medi pre určitú formu automobilového nárazníka sa čas potrebný na výrobu jedného kusu zvýšil z 18 sekúnd na 12 sekúnd a množstvo použitej energie sa znížilo o 22 %.
Odolnosť voči tepelnej únave: Teplota povrchu formy sa veľmi mení v situáciách s vysokým tlakom a rýchlosťou. Zliatina medi je oveľa odolnejšia voči tepelnej únave ako oceľ a jej koeficient tepelnej rozťažnosti je vhodný pre formovaciu oceľ. Tým sa znižuje pravdepodobnosť prasknutia v dôsledku tepelného namáhania. Po 10 000 cykloch pri vysokej teplote 600 stupňov experimentálne údaje ukazujú, že zliatina CuCrZr má stále viac ako 90 % svojej pôvodnej pevnosti. Jeho životnosť je viac ako trojnásobná oproti typickým plesniam.
Zliatiny medi sú prirodzene odolné voči chloridovým iónom, sulfidom a iným korozívnym látkam v chladiacej kvapaline. Sú obzvlášť dobré pre korozívne situácie, ako je námorné inžinierstvo a chemické formy. Pridaním malého množstva niklu, zirkónu a iných prvkov môže byť ešte odolnejší voči korózii a pomôcť chladiacemu systému vydržať dlhšie.
2. 3Prispôsobivosť procesu tlače D: prekonávanie obmedzení konvenčnej výroby
Pri tradičnom spracovaní zliatin medi existujú dva hlavné problémy: po prvé, vysoká tepelná vodivosť roztaveného bazéna spôsobuje, že rýchlo stráca teplo, čo môže spôsobiť chyby, ako je delaminácia a zvlnenie; Po druhé, vysoká odrazivosť (až 98 % pre 1064nm laser) sťažuje použitie typickej technológie SLM. Inovácia procesov pomohla technológii 3D tlače prekonať niekoľko problémov:
Technológia zeleného lasera SLM: Zelený laser s vlnovou dĺžkou 515 nm zvyšuje mieru absorpcie zeleného svetla medi na 40 %, čo je 8-krát viac ako v prípade blízkeho -infračerveného lasera. Zariadenie TruPrint 5000 v zelenej verzii od nemeckej firmy Tongkuai dokáže tlačiť vysokofrekvenčné kvadrupólové urýchľovače z čistej medi s hustotou 99,95 % a vodivosťou 100 % IACS. Úpravou koncentračného bodu (25 μm) a skenovacieho prístupu táto technológia robí tlač zliatiny medi trikrát efektívnejšou ako existujúce metódy.
Technológia tavenia elektrónovým lúčom (EBM) využíva elektrónový lúč ako zdroj tepla, aby sa predišlo problémom s vysokou odrazivosťou a vákuovou atmosférou na zastavenie oxidácie medi. Drsnosť povrchu Ra dielov zo zliatiny medi vytlačených spoločnosťou EBM je menšia alebo rovná 6,3 μm, čo znamená, že ich možno ihneď použiť na presné formy bez akýchkoľvek ďalších postupov. Nastavenie tejto technológie však stojí veľa a zatiaľ sa väčšinou používa v-vysokých oblastiach, ako je letecký priemysel.
Laserom riadená depozícia energie (LP-DED): Problém „zvarovej guľôčky“ pri výrobe aditív zo zliatiny medi je vyriešený „zvyšovaním energie lasera“. Pri tlači zliatiny CuCrZr použil výskumný tím z Indického národného technologického inštitútu nízky výkon 200 W pre prvé tri vrstvy, aby sa uistil, že sa prilepia na substrát. Potom zvýšili výkon na 1000 W, aby zodpovedali tepelnej vodivosti materiálu, čo viedlo k hustote 97,47 % a tepelnej vodivosti 168,3 W/(m · K).
3. Príklad fungovania odvetvia: prechod z laboratória k výrobnej linke
Závod spoločnosti Tesla v Šanghaji využíva 3D-tlačený chladiaci systém zo zliatiny medi na opravu obrovských{2}}odlievacích foriem v automobilovom priemysle foriem. Oprava poškodenia plesní a uvedenie výroby do pôvodného stavu trvá len 72 hodín, čo je o 90 % rýchlejšie ako bežné procesy opráv. Konformný dizajn chladenia robí teplotu formy rovnomernejšou o 80 % a miera kvalifikácie produktu sa zvyšuje z 92 % na 98 %.
Výrobca mobilných telefónov použil 3D tlač zo zliatiny medi na rýchlu výrobu skúšobných výrobných foriem, čo skrátilo čas potrebný na vývoj nového zariadenia z 18 mesiacov na 12 mesiacov. Okruh chladiacej vody má topológiu-optimalizovanú konštrukciu, vďaka ktorej je prenos tepla o 120 % lepší pri rovnakom výkone čerpadla. To výrazne znižuje možnosť deformácie alebo deformácie produktu.
V oblasti letectva a kozmonautiky vyrobila Veľká medvedica prvú spaľovaciu komoru rakiet vytlačenú na báze medi-3D-. Jeho integrovaná konštrukcia chladiaceho kanála znížila teplotu steny spaľovacej komory o 300 stupňov a jej hmotnosť o 40 %. Diel je vyrobený zo zliatiny CuCrZr a bol 1000-krát testovaný pri tlaku 6MPa bez porušenia, čo dokazuje, že 3D tlačená zliatina medi je spoľahlivá v náročných podmienkach.