연구원들이 PBF 사용 시연

2022년 11월 1일

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울버햄튼 대학교 연구원; Additive Analytics 및 AceOn Group, Telford; 브리스톨 대학교와 영국 버밍엄 소재 아노폴(Anopol)은 최근 다음과 같은 연구 결과를 발표했습니다.재료전기 권선 용도로 적층 가공된 구리와 은의 전기 전도성에 관한 것입니다.

효율적이고 전력 밀도가 높은 전기 기계는 차세대 녹색 기술에 매우 중요한 것으로 생각됩니다. 이러한 기계의 주요 요구 사항 중 하나는 전기 전도성 재료를 사용하는 최적화된 권선을 생산하는 것입니다. 구리 및 은 권선의 적층 제조는 제조업체에게 재료를 최적화하고 맞춤형 형상을 활용하며 통합 냉각을 통해 토폴로지 및 열 관리를 수행할 수 있는 기회를 제공합니다. 그러나 PBF-LB(레이저 빔 분말 융합) 적층 가공을 사용하면 Cu 및 Ag와 같은 반사 및 전도성 재료가 문제를 일으킬 수 있습니다.

'전기 권선 응용 분야를 위한 추가 제조 구리 및 은의 전기 전도도'에서 연구원들은 400W EOS M290 AM 기계에서 고순도 Cu, Ag 및 Cu-AG 합금의 처리와 결과 재료의 전도성에 대해 자세히 설명했습니다. 4가지 비교 연구를 통해 6가지 재료 변형을 조사하여 재료 구성, 분말 재코팅, 레이저 노출 및 전해연마의 영향을 특성화했습니다.

이 연구는 Cu 공급원료 특성과 적층 제조된 샘플의 결과적인 전기 전도도 사이의 연관성을 보여주었습니다. 전기 성능에 대한 Cu 순도의 영향을 살펴보면 상관관계가 발견되지 않았으며, 가장 높은 순도 Cu(>99.98%)가 가장 낮은 순도 Cu(>99%)(59.7% 및 59% IACS)와 유사한 성능을 보였습니다. Cu의 경우, 더 낮은 공급원료 PSD에 의해 결정되는 더 높은 층 패킹 밀도는 샘플 밀도 및 전기 성능에 상당히 긍정적인 영향을 미치는 것으로 알려져 있습니다. Cu-Ag의 경우 상대 밀도와 전기적 성능은 관련이 없는 것으로 나타났습니다. 이는 주로 전자 전도에 부정적인 영향을 미치는 Cu-Ag 인터페이스에 의해 전기적 성능이 제한되기 때문입니다. 샘플 제조에 활용된 PBF-LB 공정 매개변수는 Cu에 비해 Ag의 밀도가 더 높은 것으로 나타났으며 이는 상대적으로 더 높은 전기적 성능을 의미합니다.

PBF-LB 적층 제조를 통해 Cu 가공에 대한 분말 재코팅 및 레이저 노출의 영향을 살펴보면, 하드 블레이드 재코팅 및 단일 레이저 노출 전략은 Cu에 대한 2.8% 및 2% IACS 전기 전도성 증가로 밀도가 개선된 것으로 나타났습니다. 소프트 블레이드 재코팅 및 이중 레이저 노출 전략과 비교. 전해연마는 Cu 표면 거칠기를 Ra 6.42μm에서 2.78μm로 향상시키는 것으로 나타났습니다. 그럼에도 불구하고 PBF-LB 처리 변형에는 다른 방법으로 제조된 유사한 구리 등급의 전해연마보다 두 배의 전류 밀도와 침지 시간이 필요합니다.

전반적으로 결과는 최근 문헌 및 일반적인 이해와는 달리 표준 레이저 400W PBF-LB 적층 제조 기계를 사용하여 고순도 Cu, Ag 및 Cu-Ag을 처리하는 것이 가능하다는 것을 보여줍니다. 또한, 특히 Cu 400W 처리를 위한 분말 공급원료 PSD 및 공정 매개변수의 최적화를 통해 부품 밀도 및 전기적 성능을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

해당 논문의 전체 내용은 여기에서 확인하실 수 있습니다.

www.wlv.ac.uk

www.additiveanalytics.co.uk

www.aceongroup.com

www.bristol.ac.uk

www.anopol.com

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