研究者は PBF の使用を実証します

2022年11月1日

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ウルヴァーハンプトン大学の研究者。 Additive Analytics および AceOn Group、テルフォード、 英国バーミンガムのブリストル大学およびアノポール大学は最近、次のような研究結果を発表しました。材料電気巻線用途における積層造形された銅と銀の導電率に関する。

効率的で電力密度の高い電気機械は、次世代のグリーンテクノロジーにとって不可欠であると考えられています。 これらの機械の主な要件の 1 つは、導電性材料に依存する最適化された巻線の製造です。 銅と銀の巻線を積層造形することにより、メーカーは材料を最適化し、カスタム形状を利用し、統合冷却によるトポロジーと熱管理を行う機会が得られます。 ただし、レーザー ビーム粉末融合 (PBF-LB) 積層造形では、Cu や Ag などの反射性材料や導電性材料が問題を引き起こす可能性があります。

「電気巻線アプリケーション向けの添加製造された銅と銀の電気伝導率」では、研究者らは、400 W EOS M290 AM マシンでの高純度の Cu、Ag、および Cu-AG 合金の処理と、その結果得られる材料の伝導率について詳しく説明しています。 6 つの材料バリエーションが 4 つの比較研究で調査され、材料組成、粉末再コーティング、レーザー照射、電解研磨の影響が特徴付けられました。

この研究では、Cu 原料の特性と積層造形サンプルの結果として得られる導電率との間に関連性があることが示されました。 Cu 純度が電気的性能に及ぼす影響を見ると相関関係は見出されず、最高純度の Cu (>99.98%) は最低純度の Cu (>99%) (59.7% および 59% IACS) と同様の性能を示しました。 Cu の場合、より低い原料 PSD によって決まるより高い層充填密度は、サンプル密度と電気的性能に大きなプラスの効果をもたらすと言われています。 Cu-Ag に関しては、電子伝導に悪影響を与える Cu-Ag 界面によって電気的性能が制限されることが主な原因で、相対密度と電気的性能は無関係であることが判明しました。 サンプル製造に利用された PBF-LB プロセス パラメーターにより、Cu と比較して Ag がより高密度になり、これは比較的高い電気的性能を意味することがわかりました。

PBF-LB 積層造形による Cu の処理に対するパウダー リコーティングとレーザー露光の影響を見ると、ハード ブレード リコーティングとシングル レーザー露光戦略により、密度の向上が示され、Cu の IACS 導電率が 2.8% および 2% 増加しました。ソフトブレードリコーティングやダブルレーザー露光戦略と比較。 電解研磨により、Cu 表面粗さが Ra 6.42 μm から 2.78 μm に改善されることがわかりました。 それにもかかわらず、PBF-LB 処理バリアントには、他の方法で製造された同様の銅グレードの電解研磨の 2 倍の電流密度と浸漬時間が必要です。

全体として、結果は、最近の文献や一般的な理解に反して、標準的なレーザー 400 W PBF-LB 積層造形機を使用して高純度 Cu、Ag、および Cu-Ag を加工することが可能であることを示しているようです。 さらに、Cu 400 W 処理に特化した粉末原料 PSD とプロセス パラメータの最適化を通じて、コンポーネントの密度と電気的性能のさらなる向上を達成できます。

この論文の全文はここから入手できます。

www.wlv.ac.uk

www.additiveanalytics.co.uk

www.aceongroup.com

www.ブリストル.ac.uk

www.anopol.com

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