Да ли је легура бакра погодна за 3Д штампање система за хлађење калупа?

1. Главна предност перформанси легуре бакра је то што може истовремено да проводи топлоту и да се одупре топлоти.
Најважније ствари које систем за хлађење калупа треба да уради је да се брзо ослободи топлоте и да буде у стању да ради под високим -притиском и високим-подешавањима температуре. Легура бакра је одличан материјал за расхладне системе за 3Д штампање јер има одличне физичке квалитете.
Веома висока топлотна проводљивост: Чисти бакар има топлотну проводљивост од 401 В/(м · К), што је 8 до 10 пута више од челика за калупе. Чак и након третмана са легуром (као што је легура ЦуЦрЗр), њена топлотна проводљивост остаје између 200 и 300 В/(м · К), што је много више од оне код стандардних расхладних материјала. Ово својство омогућава систему за хлађење легуре бакра да се брзо ослободи топлоте калупа, што скраћује циклус обликовања. Након употребе 3Д штампаних канала за расхладну воду од легуре бакра за одређени калуп за аутомобилски браник, време које је било потребно за израду једног комада је са 18 секунди порасло на 12 секунди, а количина утрошене енергије смањена је за 22%.
Отпорност на топлотни замор: Температура површине калупа се много мења у ситуацијама са високим притиском и брзином. Легура бакра је далеко отпорнија на термички замор од челика, а њен коефицијент термичке експанзије је добар за челик за калупе. Ово смањује вероватноћу пуцања услед топлотног напрезања. Након 10.000 циклуса на високој температури од 600 степени, експериментални подаци показују да легура ЦуЦрЗр и даље има више од 90% своје почетне чврстоће. Његов животни век је више од три пута дужи од уобичајених калупа.
Легуре бакра су природно отпорне на хлоридне јоне, сулфиде и друге корозивне супстанце у расхладној течности. Посебно су добри за корозивне ситуације као што су поморски инжењеринг и хемијски калупи. Додавање малих количина никла, цирконијума и других елемената може га учинити још отпорнијим на корозију и помоћи систему за хлађење да траје дуже.
2. 3Прилагодљивост процеса Д штампања: превазилажење ограничења конвенционалне производње
Постоје два главна проблема са традиционалном обрадом легуре бакра: прво, висока топлотна проводљивост растопљеног базена чини да брзо губи топлоту, што може изазвати недостатке као што је раслојавање и увијање; Друго, висока рефлексивност (до 98% за ласер од 1064 нм) отежава употребу типичне СЛМ технологије. Иновације процеса су помогле технологији 3Д штампања да превазиђе неколико проблема:
Зелени ласер СЛМ технологија: Зелени ласер са таласном дужином од 515 нм повећава стопу апсорпције зелене светлости од бакра на 40%, што је 8 пута више него код скоро{3}}инфрацрвеног ласера. Опрема за зелену верзију ТруПринт 5000 немачке фирме Тонгкуаи може да штампа РФ квадруполне акцелераторе од чистог бакра са густином од 99,95% и проводљивошћу од 100% ИАЦС. Подешавањем тачке концентрације (25 μм) и приступа скенирању, ова технологија чини штампање легуре бакра три пута ефикаснијим од постојећих метода.
Технологија топљења електронских зрака (ЕБМ) користи сноп електрона као извор топлоте да би се избегли проблеми са високом рефлексијом и вакуумском атмосфером да спречи оксидацију бакра. Површинска храпавост Ра делова од легуре бакра штампаних ЕБМ-ом је мања или једнака 6,3 μм, што значи да се могу одмах користити за прецизне калупе без икаквих додатних процедура. Али постављање ове технологије много кошта и за сада се углавном користи у врхунским-областима као што је ваздухопловство.
Ласерски усмерено таложење енергије (ЛП-ДЕД): Проблем „заваривања“ у производњи адитива од легура бакра решава се „повећањем енергије ласера“. Приликом штампања легуре ЦуЦрЗр, истраживачки тим са Индијског националног института за технологију користио је малу снагу од 200 В за прва три слоја како би се уверио да се залепе за подлогу. Затим су повећали снагу на 1000 В да би одговарали топлотној проводљивости материјала, што је довело до густине од 97,47% и топлотне проводљивости од 168,3 В/(м · К).
3. Пример како индустрија функционише: од лабораторије до производне линије
Теслина фабрика у Шангају користи 3Д-штампани систем за хлађење од легуре бакра да поправи огромне калупе за ливење{2}}у аутомобилској индустрији калупа. Потребно је само 72 сата да се поправи оштећење калупа и производња врати на прави пут, што је 90% брже од уобичајених процеса поправке. Конформни дизајн хлађења чини температуру калупа равномернијом за 80%, а стопа квалификације производа се повећава са 92% на 98%.
Произвођач мобилних телефона користио је 3Д штампање од легуре бакра да брзо направи калупе за пробну производњу, што је смањило време потребно за развој новог уређаја са 18 месеци на 12 месеци. Круг воде за хлађење има топологију{4}}оптимизовану конструкцију која чини пренос топлоте 120% бољим при истој снази пумпе. Ово значајно смањује могућност да се производ савија или деформише.
У области ваздухопловства, Велики медвед је направио прву ракетну комору за сагоревање на бази бакра{0}}3Д-штампана. Његов интегрисани дизајн канала за хлађење смањио је температуру зида коморе за сагоревање за 300 степени и њену тежину за 40%. Део је направљен од легуре ЦуЦрЗр и тестиран је 1000 пута на притиску од 6МПа без ломљења, што доказује да је 3Д штампана легура бакра поуздана у тешким условима.