Пожалуйста, оставьте нам сообщение
РадиаторыВыбор в зависимости от условий эксплуатации3D-печатьМатериалыНе только медь
2026-06-09
Является ли чистая медь обязательным материалом для систем охлаждения в 3D-печати?
Не обязательно. Дело в том, что, хотя чистая медь обладает более высоким коэффициентом теплопроводности по сравнению с большинством других металлов, ее плотность достигает 8,9 г/см³, что примерно в 3,3 раза превышает плотность алюминиевого сплава.
В областях применения, где вес имеет решающее значение, таких как авиакосмическая промышленность, электромобили и робототехника, инженеры уделяют больше внимания не абсолютной теплопроводности, а удельной теплопроводности, то есть способности проводить тепло на единицу плотности.
В случае чистой меди и алюминиевого сплава AlSi10Mg, полученных методом 3D-печати, проведение термообработки оказывает значительное влияние на коэффициент теплопроводности. Это связано с тем, что теплопроводность материала в значительной степени зависит от распределения фаз, пористости и состояния после термообработки.
Согласно данным исследования определенной компании, коэффициент теплопроводности на единицу плотности у 3D-печатного материала AlSi10Mg после термообработки составляет 69,3, тогда как у промышленной чистой меди он составляет всего 43,6, поэтому этот материал является идеальным выбором для создания легких систем теплоотвода.
Микроструктура материала AlSi10Mg, напечатанного методом 3D-печати LPBF
В процессе 3D-печати алюминиевый сплав быстро плавится и затвердевает, в результате чего образуется особая микроструктура, например, на границах кристаллов располагается наноразмерная сеть кремния, тепловые напряжения приводят к высокой плотности дислокаций, а кремний образует пересыщенный твердый раствор в алюминиевой матрице. Эти микроструктурные дефекты рассеивают фотоны и электроны, в результате чего коэффициент теплопроводности AlSi10Mg в печатном состоянии составляет всего 90 Вт/м·К.
Чтобы сплав AlSi10Mg мог использоваться в сфере управления тепловым режимом, его необходимо подвергнуть термообработке. Согласно данным компании Xihe Additive, деталь , отжигаемая в течение 2 часов при температуре 300 °C, изменяет свою микроструктуру: происходит укрупнение кристаллической решетки кремния, распад твердого раствора и снижение плотности дислокаций. Это равносильно устранению препятствий для переноса электронов.
Микроструктура материала AlSi10Mg, напечатанного на 3D-принтере и прошедшего термообработку
В результате коэффициент теплопроводности AlSi10Mg после термообработки повысился до 185 Вт/м·К, однако его предел прочности на разрыв снизился примерно на 10–15 %. Однако для таких деталей, как холодные пластины и теплообменники, такая цена оправдана.
Таким образом, выбор материала для изготовления радиатора зависит от условий эксплуатации. В условиях, когда большее внимание уделяется весу изделия и теплонагрузка является умеренной , AlSi10Mg является лучшим выбором; а для тех применений, где локальная теплонагрузка превышает физические пределы алюминиевого сплава, лучшим выбором будет чистая медь.
При 3D-печати по технологии LPBF с использованием материала AlSi10Mg коэффициент поглощения зеленого лазера по-прежнему выше, чем у инфракрасного лазера. Это дает зеленому лазеру значительные преимущества в эффективности обработки, качестве поверхности и точности деталей, что в конечном итоге находит свое отражение в возможностях изготовления ультратонких радиаторов и сложных микроканалов.
Этот радиатор включает в себя контурные охлаждающие каналы, микроструктурные ребра и решетчатую конструкцию, минимальная толщина стенок составляет всего 0,3 мм, изготовлен методом 3D-печати в виде цельной детали,печать занимает всего 36 часов. В то время как традиционные технологии обработки обычно требуют 2 месяцев, включают в себя множество технологических процессов и этапов, а также сопряжены с риском утечки жидкости. Как видно, преимущества 3D-печати очевидны.
