סגסוגות אלומיניום להדפסת תלת מימד של מחליפי חום

ההתקדמות בטכנולוגיית הדפסת תלת מימד שינתה את הדרך בה מייצרים מחליפי חום. עיצובים מורכבים וחינמיים שלא ניתן לממש בנתיבי ייצור מסורתיים יכולים להתממש בקלות באמצעות הדפסת תלת מימד. יעילות משופרת בחילופי חום והפחתת משקל, נפח ועלויות ייצור הם יתרונות נוספים שהדפסת תלת מימד יכולה להציע. עם זאת, חומרים הם שיקול מרכזי נוסף עבור הדפסת תלת מימד של מחליף חום.

לאחרונה, יצרנית חומרי הדפסה תלת מימדית מסגסוגת אלומיניום מקומית הוציאה לשוק חומר הדפסה תלת מימד מסגסוגת אלומיניום בעלת מוליכות תרמית גבוהה. המוצר נקרא HC 200 כדי להראות את המוליכות התרמית הגבוהה במיוחד שלו של לא פחות מ-200W/(m·K).

העיקרון של הולכת חום מתכת, חומרים ופגמים מובנים של הדפסת תלת מימד

המהות של הולכת חום מתכת היא שישנם אלקטרונים הנעים בחופשיות בתוך המתכת. כאשר חלק מהמתכת מקבל חום, האנרגיה של האלקטרונים החופשיים בחלק המחומם עולה, התנועה מתעצמת, והם מתנגשים כל הזמן ביוני מתכת כדי להחליף אנרגיה, ובכך מעבירים חום מחלק אחד לאחר. על מנת שמתכות יקבלו מוליכות תרמית גבוהה יותר, יש צורך לדרוש "ללא הפרעה" של אלקטרונים בתוך המתכת, כלומר, צריכים להיות מספיק פגמים בתוך חומר המתכת, וצריכה להיות פחות הפרעה על ידי זיהומים או שלבים אחרים. זה מציב דרישות גבוהות מאוד לגבי בקרת הרכב ותהליך ההכנה של חומרים.

בין חומרי סגסוגת אלומיניום, ציונים בעלי מוליכות תרמית גבוהה (במיוחד גבוה מ-200) מוגבלים מאוד, והנפוץ ביותר הוא סגסוגת אלומיניום 6063. 6063 היא סגסוגת אלומיניום מעוותת מסדרת AlMg, מרכיבי הסגסוג העיקריים כוללים Al, Mg, Cr, Cu, Si וכו'. המוליכות התרמית שלו גבוהה מ-200 W/(m K), בדרך כלל 210, ובעלת חוזק תפוקה של לא פחות מ-160MPa והתארכות של 8 אחוזים לאחר טיפול בחום T6. ול-6063 יש פלסטיות טובה וניתן לאנודיזה, כך שהוא החומר הנבחר עבור סוגים שונים של רדיאטורים. בדרגות קיימות אחרות של חומרי סגסוגת אלומיניום, המוליכות התרמית אינה גבוהה מ-200. מכיוון שאלומיניום טהור אינו מכיל אלמנטים סגסוגים אחרים, המוליכות התרמית שלו מגיעה ל-230W/(m·K).

למרות שסגסוגת אלומיניום 6063 היא חומר טוב מאוד, לא ניתן להשתמש בה ישירות להדפסת תלת מימד מתכת. הסגסוגת היא סגסוגת אלומיניום מעוותת, המתאימה לתהליך היציקה, אך אינה מתאימה לתהליך הדפסת תלת מימד בהיתוך לייזר סלקטיבי SLM בקצב קירור גבוה. התוצאה הסופית היא שכאשר אבקת סגסוגת 6063 מודפסת בתהליך SLM, יהיו מיקרו-סדקים גדולים וקטנים, ולא ניתן להשתמש בחומר. נכון לעכשיו, כמה חוקרים מנסים להפוך את סגסוגות ה-6063 לניתנות להדפסה על ידי שינוי ההרכב או הוספת ננו-פאזות והשיגו כמה תוצאות, אך הן לא עברו למסחר.

כיום, חומר AlSi10Mg נמצא בשימוש נרחב בשוק. למרות שהמוליכות התרמית שלו הגיעה ל-140W/(m·K) לא נמוך, עבור יישומים הדורשים מוליכות תרמית גבוהה יותר, AlSi10Mg חסר אונים.

סגסוגת אלומיניום להדפסה תלת מימדית בעלת ביצועים גבוהים עשתה פריצת דרך

על מנת לפתח חומרי הדפסה תלת מימד מסגסוגת אלומיניום להדפסה עם מוליכות תרמית גבוהה וביצועים גבוהים, הצוות המקומי השקיע יותר משנה של מחקר ופיתוח עצמאי, ולבסוף מימש בהצלחה את הכפול המאתיים (מוליכות תרמית עולה על 200 W/(m) K) וחוזק מתיחה גבוה מ-200MPa) פיתוח חומר אלומיניום מוליכות תרמית גבוהה HC 200. הטבלה הבאה היא השוואה של תכונות החומר של HC200, 6063 ו-AlSi10Mg:

עם הביצועים הגבוהים במיוחד, חומר זה מתאים לחלקים מבניים או פונקציונליים קלים ומורכבים בעלי דרישות גבוהות לפיזור חום ומתאימים במיוחד לתכנון ופיתוח של גופי קירור חדשים (בעיקר גופי קירור מיקרו-ערוציים). עם פתרונות חומרים חדשניים, יחד עם היתרונות הטכניים של הדפסת תלת מימד מתכת, אנו מקווים לתרום לפיתוח המוצר של רדיאטורים חדשים.

אם אתם מעוניינים ב-HC 200 עם מוליכות תרמית בינונית וגבוהה וחוזק גבוה, JR השיקה שירות הדפסה לאלומיניום מוליכות תרמית גבוהה. אנו מצפים לשתף פעולה עם לקוחות המעוניינים בפתרונות אלומיניום בעלי מוליכות תרמית גבוהה להדפסה.