Optimisation des motifs de remplissage pour le cuivre additif

Le défi

La fabrication additive du cuivre pur répond à des besoins critiques dans les applications de gestion électrique et thermique, mais atteindre une haute densité en extrusion de matériaux à base de filament (MEX) présente des défis significatifs. Le processus de dépôt cordon par cordon crée intrinsèquement des vides et des interfaces qui réduisent à la fois les propriétés mécaniques et la conductivité électrique/thermique. Comprendre comment les motifs de remplissage et les stratégies de placement des cordons affectent les propriétés finales des pièces est essentiel pour optimiser le processus de fabrication.

La solution

Cette recherche a étudié systématiquement les motifs de dépôt des cordons et les stratégies de remplissage en utilisant un filament de cuivre commercial (60 vol%, 93 wt% de cuivre). Une approche de plan d’expériences statistique a identifié quelles variables de processus affectent le plus significativement la densité et les propriétés mécaniques des pièces finies.

Les essais par excitation impulsionnelle ont fourni le retour d’information rapide et non destructif essentiel à cette étude d’optimisation. En mesurant le module d’élasticité sur de multiples configurations de remplissage, les chercheurs ont pu quantifier comment différentes stratégies de dépôt affectaient la qualité des pièces sans détruire les échantillons—permettant les grands ensembles d’échantillons nécessaires à l’analyse statistique tout en économisant le matériau cuivre coûteux.

Résultats

La recherche a établi des relations claires entre les stratégies de placement des cordons et les propriétés finales des pièces, identifiant les motifs de remplissage optimaux pour maximiser la densité des composants en cuivre MEX. Ces résultats permettent aux fabricants de produire des pièces en cuivre haute conductivité avec une meilleure constance, tandis que l’IET fournit la vérification de qualité nécessaire à la mise en œuvre en production.