Er koparblendi hentugur fyrir þrívíddarprentun á moldkælikerfi?

1. Helstu frammistöðuávinningurinn af koparblendi er að það getur leitt hita og staðist hita á sama tíma.
Það mikilvægasta sem moldkælikerfið þarf að gera er að losa sig við hita fljótt og geta unnið við háan-þrýsting og háan-hita. Koparblendi er frábært efni fyrir þrívíddarprentunarkælikerfi þar sem það hefur mikla líkamlega eiginleika.
Mjög mikil varmaleiðni: Hreint kopar hefur hitaleiðni upp á 401 W/(m · K), sem er 8 til 10 sinnum hærra en mótstál. Jafnvel eftir að hafa verið meðhöndluð með málmblöndu (eins og CuCrZr álfelgur), helst varmaleiðni þess á milli 200 og 300 W/(m · K), sem er mun hærra en venjulegt kæliefni. Þessi eiginleiki gerir koparblendi kælikerfinu fljótt að losa sig við mygluhita, sem styttir mótunarferlið. Eftir að hafa notað þrívíddarprentaðar kælivatnsrásir úr koparblendi fyrir ákveðna stuðaramót fyrir bíla fór tíminn sem tók að búa til eitt stykki úr 18 sekúndum í 12 sekúndur og orkumagnið sem notað var minnkaði um 22%.
Viðnám gegn hitaþreytu: Yfirborðshiti mótsins breytist mikið við aðstæður með miklum þrýstingi og hraða. Koparblendi er mun ónæmari fyrir hitaþreytu en stál og varmaþenslustuðull hennar passar vel við moldstál. Þetta dregur úr líkum á sprungum vegna hitaálags. Eftir 10.000 lotur við háan hita upp á 600 gráður sýna tilraunagögn að CuCrZr álfelgur hefur enn meira en 90% af upphafsstyrk sínum. Líftími þess er meira en þrisvar sinnum lengri en dæmigerður mygla.
Koparblendi eru náttúrulega ónæm fyrir klóríðjónum, súlfíðum og öðrum ætandi efnum í kælivökva. Þau eru sérstaklega góð fyrir ætandi aðstæður eins og flotaverkfræði og efnamót. Með því að bæta við litlu magni af nikkel, sirkon og öðrum þáttum getur það gert það enn tæringarþola og hjálpað kælikerfinu að endast lengur.
2. 3D prentunaraðlögunarhæfni: að sigrast á takmörkunum hefðbundinnar framleiðslu
Það eru tvö meginvandamál við hefðbundna koparblendivinnslu: Í fyrsta lagi gerir há hitaleiðni bráðnu laugarinnar það að verkum að það tapar hita fljótt, sem getur valdið galla eins og delamination og krulla; Í öðru lagi gerir mikil endurskin (allt að 98% fyrir 1064nm leysir) erfitt að nota dæmigerða SLM tækni. Nýsköpun í ferli hefur hjálpað þrívíddarprentunartækni að sigrast á nokkrum vandamálum:
Grænn leysir SLM tækni: 515nm bylgjulengd grænn leysir eykur frásogshraða kopars á grænu ljósi í 40%, sem er 8 sinnum hærra en nær-innrauðs leysir. TruPrint 5000 græna útgáfubúnaðurinn frá þýska Tongkuai fyrirtækinu getur prentað hreinan kopar RF fjórpóla hraða með þéttleika 99,95% og leiðni upp á 100% IACS. Með því að stilla þéttingarstaðinn (25 μm) og skannanálgun gerir þessi tækni prentun koparblendi þrisvar sinnum skilvirkari en núverandi aðferðir.
Rafeindageislabræðsla (EBM) tækni notar rafeindageisla sem hitagjafa til að koma í veg fyrir vandamál með mikla endurspeglun og lofttæmi til að koma í veg fyrir að kopar oxist. Yfirborðsgrófleiki Ra koparblendihluta sem prentaðir eru af EBM er minna en eða jafnt og 6,3 μm, sem þýðir að hægt er að nota þá strax fyrir nákvæmnismót án aukaaðgerða. En þessi tækni kostar mikið að setja upp og í augnablikinu er hún aðallega notuð á háþróuðum svæðum eins og í geimferðum.
Laser Directed Energy Deposition (LP-DED): Vandamálið með „suðuperlu“ í framleiðslu koparblendis er lagað með því að „auka leysiorku“. Við prentun CuCrZr álfelgur notaði rannsóknarteymið frá Indian National Institute of Technology lágt afl, 200W fyrir fyrstu þrjú lögin til að tryggja að þau festust við undirlagið. Þeir hækkuðu síðan aflið upp í 1000W til að passa við hitaleiðni efnisins, sem leiddi til þéttleika upp á 97,47% og varmaleiðni upp á 168,3 W/(m · K).
3. Dæmi um hvernig iðnaður virkar: að fara frá rannsóknarstofu til framleiðslulínu
Aðstaða Tesla í Shanghai notar þrívíddar-prentað koparblendi kælikerfi til að laga risastórar móta-steypumót í bílamótaiðnaðinum. Það tekur aðeins 72 klukkustundir að laga mygluskemmdir og koma framleiðslunni á réttan kjöl sem er 90% hraðari en venjulegt viðgerðarferli. Samræmd kælihönnun gerir moldhitastigið jafnara um 80% og hæfishlutfall vöru hækkar úr 92% í 98%.
Farsímaframleiðandi notaði þrívíddarprentun úr koparblendi til að búa til prufumót, sem stytti tímann sem það tekur að þróa nýtt tæki úr 18 mánuðum í 12 mánuði. Kælivatnsrásin er með toppfræði-bjartsýni sem gerir varmaflutning 120% betri við sama dæluafl. Þetta dregur verulega úr líkum á að varan vindi eða afmyndast.
Á loftrýmissvæðinu gerði Ursa Major fyrsta kopar-undirstaða þrívíddar-prentaða eldflaugabrennsluhólfið. Innbyggð kælirásarhönnun hennar lækkaði hitastig brunahólfsveggsins um 300 gráður og þyngd hans um 40%. Hluturinn er smíðaður úr CuCrZr álfelgur og hefur verið prófaður 1000 sinnum við þrýsting upp á 6MPa án þess að brotna, sem sannar að þrívíddarprentað koparblendi er áreiðanlegt við erfiðar aðstæður.