Pesquisadores demonstram o uso de PBF

1º de novembro de 2022

Compartilhe em sua rede:

Pesquisadores da Universidade de Wolverhampton; Análise Aditiva e AceOn Group, Telford; A Universidade de Bristol e Anopol, Birmingham, Reino Unido, publicaram recentemente um estudo naMateriaissobre a condutividade elétrica de cobre e prata fabricados com aditivos para aplicações de enrolamento elétrico.

Máquinas elétricas eficientes e com alta densidade de energia são consideradas críticas para a próxima geração de tecnologias verdes. Um dos principais requisitos para essas máquinas é a produção de enrolamentos otimizados, que dependem de materiais eletricamente condutores. A fabricação aditiva de enrolamentos de cobre e prata oferece aos fabricantes a oportunidade de otimizar materiais, utilizar geometrias personalizadas e realizar topologia e gerenciamento térmico por meio de resfriamento integrado. No entanto, com a fabricação aditiva de fusão de pó de feixe de laser (PBF-LB), materiais reflexivos e condutores como Cu e Ag podem representar um problema.

Em 'Condutividade elétrica de cobre e prata fabricados aditivamente para aplicações de enrolamento elétrico', os pesquisadores detalharam o processamento de ligas de Cu, Ag e Cu-AG de alta pureza em uma máquina 400 W EOS M290 AM e a condutividade dos materiais resultantes. Seis variantes de materiais foram investigadas em quatro estudos comparativos, caracterizando a influência da composição do material, revestimento em pó, exposição a laser e eletropolimento.

O estudo mostrou uma ligação entre as características da matéria-prima de Cu e a condutividade elétrica resultante das amostras fabricadas com aditivo. Observando a influência da pureza do Cu no desempenho elétrico, nenhuma correlação foi encontrada, com o Cu de maior pureza (>99,98%) apresentando desempenho semelhante ao (59,7% e 59% IACS) do Cu de menor pureza (>99%). Para Cu, densidade de empacotamento de camada mais alta ditada por menor PSD de matéria-prima teve um efeito positivo significativo na densidade da amostra e no desempenho elétrico. Quando se trata de Cu-Ag, as densidades relativas e o desempenho elétrico não estão relacionados, principalmente devido ao desempenho elétrico ser restrito pelas interfaces Cu-Ag afetando negativamente a condução de elétrons. Verificou-se que os parâmetros do processo PBF-LB utilizados para a fabricação de amostras resultaram em Ag mais denso em comparação com Cu, o que significou comparativamente maior desempenho elétrico.

Olhando para o impacto do recobrimento em pó e exposição a laser no processamento de Cu via Manufatura Aditiva PBF-LB, recobrimento de lâmina dura e estratégias de exposição a laser único mostraram melhorias na densidade, com aumentos de 2,8% e 2% na condutividade elétrica IACS para Cu quando em comparação com estratégias de recobrimento de lâmina macia e dupla exposição a laser. Verificou-se que o eletropolimento melhorou a rugosidade da superfície do Cu de Ra de 6,42 µm para 2,78 µm. No entanto, densidades de corrente e durações de imersão duas vezes maiores do que o eletropolimento de graus de cobre semelhantes fabricados por outros métodos são necessários para variantes processadas com PBF-LB.

No geral, os resultados parecem mostrar que - ao contrário da literatura recente e do entendimento comum - o processamento de Cu, Ag e Cu-Ag de alta pureza é viável usando uma máquina de manufatura aditiva a laser padrão de 400 W PBF-LB. Além disso, outras melhorias na densidade do componente e no desempenho elétrico podem ser alcançadas por meio da otimização do PSD de alimentação em pó e dos parâmetros do processo especificamente para o processamento de Cu 400 W.

O paper está disponível aqui, na íntegra.

www.wlv.ac.uk

www.additiveanalytics.co.uk

www.aceongroup.com

www.bristol.ac.uk

www.anopol.com

5 de junho de 2023

2 de junho de 2023

25 de maio de 2023

5 de junho de 2023