Los investigadores demuestran el uso de PBF

1 de noviembre de 2022

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Investigadores de la Universidad de Wolverhampton; Additive Analytics y AceOn Group, Telford; La Universidad de Bristol y Anopol, Birmingham, Reino Unido, han publicado recientemente un estudio enMaterialessobre la conductividad eléctrica del cobre y la plata fabricados aditivamente para aplicaciones de bobinado eléctrico.

Se cree que las máquinas eléctricas eficientes y con gran densidad de energía son fundamentales para la próxima generación de tecnologías ecológicas. Uno de los requisitos principales para estas máquinas es la producción de bobinados optimizados, que se basan en materiales eléctricamente conductores. La fabricación aditiva de bobinados de cobre y plata ofrece a los fabricantes la oportunidad de optimizar materiales, utilizar geometrías personalizadas y llevar a cabo topología y gestión térmica a través de refrigeración integrada. Sin embargo, con la fabricación aditiva de fusión de polvo por haz de láser (PBF-LB), los materiales reflectantes y conductores como Cu y Ag pueden plantear un problema.

En 'Conductividad eléctrica de cobre y plata fabricados aditivamente para aplicaciones de bobinado eléctrico', los investigadores detallaron el procesamiento de aleaciones de Cu, Ag y Cu-AG de alta pureza en una máquina EOS M290 AM de 400 W y la conductividad de los materiales resultantes. Se investigaron seis variantes de materiales en cuatro estudios comparativos, caracterizando la influencia de la composición del material, el recubrimiento en polvo, la exposición al láser y el electropulido.

El estudio mostró un vínculo entre las características de la materia prima de Cu y la conductividad eléctrica resultante de las muestras fabricadas de forma aditiva. Al observar la influencia de la pureza del Cu en el rendimiento eléctrico, no se encontró correlación, con el Cu de mayor pureza (> 99,98 %) con un rendimiento similar (59,7 % y 59 % IACS) al Cu de menor pureza (> 99 %). Para Cu, se dijo que una densidad de empaquetamiento de capa más alta dictada por una PSD de materia prima más baja tenía un efecto positivo significativo en la densidad de muestra y el rendimiento eléctrico. Cuando se trata de Cu-Ag, se encontró que las densidades relativas y el rendimiento eléctrico no estaban relacionados, principalmente debido a que el rendimiento eléctrico está restringido por las interfaces Cu-Ag que afectan negativamente la conducción de electrones. Se encontró que los parámetros del proceso PBF-LB utilizados para la fabricación de muestras dieron como resultado una Ag más densa en comparación con Cu, lo que significó un rendimiento eléctrico comparativamente más alto.

Al observar el impacto del recubrimiento en polvo y la exposición al láser en el procesamiento de Cu a través de la fabricación aditiva PBF-LB, las estrategias de recubrimiento de hoja dura y exposición con un solo láser mostraron mejoras en la densidad, con aumentos del 2,8 % y 2 % en la conductividad eléctrica IACS para Cu cuando en comparación con el recubrimiento de hoja suave y las estrategias de exposición de doble láser. Se descubrió que el electropulido mejora la rugosidad de la superficie de Cu de Ra de 6,42 µm a 2,78 µm. Sin embargo, se requieren densidades de corriente y duraciones de inmersión dos veces mayores que las de electropulido de grados de cobre similares fabricados por otros métodos para las variantes procesadas con PBF-LB.

En general, los resultados parecen mostrar que, contrariamente a la literatura reciente y el entendimiento común, el procesamiento de Cu, Ag y Cu-Ag de alta pureza es factible utilizando una máquina de fabricación aditiva PBF-LB láser estándar de 400 W. Además, se podrían lograr mejoras adicionales en la densidad de los componentes y el rendimiento eléctrico mediante la optimización de la PSD de la materia prima en polvo y los parámetros del proceso específicamente para el procesamiento de Cu 400 W.

El documento está disponible aquí, en su totalidad.

www.wlv.ac.uk

www.additiveanalytics.co.uk

www.aceongroup.com

www.bristol.ac.uk

www.anopol.com

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