Алюмінієві сплави для 3D друку теплообмінників

Прогрес у технології 3D-друку змінив спосіб виробництва теплообмінників. Складні та вільні проекти, які неможливо реалізувати традиційними виробничими шляхами, можна легко реалізувати за допомогою 3D-друку. Покращена ефективність теплообміну та зменшення ваги, об’єму та витрат на виробництво є іншими перевагами, які може запропонувати 3D-друк. Однак матеріали є ще одним ключовим фактором для 3D-друку теплообмінника.

Нещодавно провідний вітчизняний виробник матеріалів для 3D-друку з алюмінієвого сплаву випустив на ринок матеріал для 3D-друку з алюмінієвого сплаву з високою теплопровідністю. Продукт отримав назву HC 200, щоб показати його надвисоку теплопровідність не менше 200 Вт/(м·К).

Принцип теплопровідності металу, матеріали та властиві дефекти 3D-друку

Суть теплопровідності металу полягає в тому, що всередині металу знаходяться вільно рухомі електрони. Коли частина металу отримує тепло, енергія вільних електронів у нагрітій частині збільшується, рух посилюється, і вони постійно стикаються з іонами металу для обміну енергією, тим самим передаючи тепло від однієї частини до іншої. Для того, щоб метали отримували більш високу теплопровідність, необхідно вимагати, щоб електрони були «безперешкодними» всередині металу, тобто всередині металевого матеріалу повинно бути достатньо дефектів і менше перешкод з боку домішок або інших фаз. Це висуває дуже високі вимоги до контролю складу та процесу підготовки матеріалів.

Серед матеріалів алюмінієвих сплавів марки з високою теплопровідністю (особливо вище 200) дуже обмежені, і найчастіше використовується алюмінієвий сплав 6063. 6063 — це деформований алюмінієвий сплав серії AlMg, основними легуючими елементами є Al, Mg, Cr, Cu, Si тощо. Його теплопровідність перевищує 200 Вт/(м·К), зазвичай 210, і має межу текучості не менше 160 МПа та подовження 8 відсотків після термічної обробки T6. А 6063 має гарну пластичність і може бути анодований, тому це матеріал вибору для різних типів радіаторів. У інших існуючих марок матеріалів з алюмінієвих сплавів теплопровідність не перевищує 200. Оскільки чистий алюміній не містить інших легуючих елементів, його теплопровідність досягає 230 Вт/(м·К).

Хоча алюмінієвий сплав 6063 є дуже хорошим матеріалом, його не можна безпосередньо використовувати для 3D-друку на металі. Сплав являє собою деформований алюмінієвий сплав, який підходить для процесу лиття, але не підходить для процесу 3D-друку селективного лазерного плавлення SLM із високою швидкістю охолодження. Кінцевим результатом є те, що коли порошок сплаву 6063 друкується за допомогою процесу SLM, з’являться великі та маленькі мікротріщини, і матеріал не можна використовувати. В даний час деякі дослідники намагаються зробити сплави 6063 придатними для друку шляхом зміни складу або додавання нанофаз і досягли певних результатів, але вони не були комерціалізовані.

В даний час матеріал AlSi10Mg широко використовується на ринку. Незважаючи на те, що його теплопровідність досягла не дуже низьких 140 Вт/(м·К), для додатків, що вимагають вищої теплопровідності, AlSi10Mg безсильний.

Алюмінієвий сплав для 3D-друку з високою ефективністю розсіювання тепла зробив прорив

Щоб розробити придатні для друку матеріали для 3D-друку з алюмінієвого сплаву з високою теплопровідністю та високою продуктивністю, вітчизняна команда витратила більше року незалежних досліджень і розробок і, нарешті, успішно реалізувала подвійну двісті (теплопровідність перевищує 200 Вт/(м). K) і міцність на розрив вище 200 МПа) Розробка алюмінієвого матеріалу з високою теплопровідністю HC 200. У наступній таблиці представлено порівняння властивостей матеріалів HC200, 6063 і AlSi10Mg:

Завдяки своїй надвисокій продуктивності цей матеріал підходить для легких і складних структурних або функціональних частин, які мають високі вимоги до розсіювання тепла, і особливо підходить для проектування та розробки нових радіаторів (особливо мікроканальних радіаторів). Завдяки інноваційним рішенням щодо матеріалів у поєднанні з технічними перевагами 3D-друку з металу ми сподіваємось зробити свій внесок у розробку нових радіаторів.

Якщо вас цікавить HC 200 із середньою та високою теплопровідністю та високою міцністю, JR запустила послугу друку алюмінію з високою теплопровідністю. Ми з нетерпінням чекаємо на співпрацю з клієнтами, які зацікавлені в алюмінієвих рішеннях з високою теплопровідністю для друку.