محققان دانشگاه ولورهمپتون؛ Additive Analytics و AceOn Group، Telford. دانشگاه بریستول و آنوپول، بیرمنگام، بریتانیا، اخیراً مطالعه‌ای را در مواد مربوط به رسانایی الکتریکی مس و نقره ساخته شده با مواد افزودنی برای کاربردهای سیم‌پیچ الکتریکی منتشر کرده‌اند.
تصور می‌شود که ماشین‌های الکتریکی کارآمد و متراکم برای نسل بعدی فناوری‌های سبز حیاتی هستند. یکی از الزامات اولیه برای این ماشین‌ها، تولید سیم‌پیچ‌های بهینه‌شده است که بر مواد رسانای الکتریکی متکی هستند. سیم‌پیچ‌های مسی و نقره‌ای به تولیدکنندگان این فرصت را می‌دهد تا مواد را بهینه کنند، از هندسه‌های سفارشی استفاده کنند و توپولوژی و مدیریت حرارتی را از طریق خنک‌سازی یکپارچه انجام دهند. با این حال، با تولید افزودنی پودر پرتو لیزری (PBF-LB)، مواد بازتابنده و رسانا مانند مس و نقره می‌توانند مشکل ایجاد کنند.
در «رسانایی الکتریکی مس و نقره ساخته‌شده با افزودنی برای کاربردهای سیم‌پیچ الکتریکی»، محققان پردازش آلیاژهای Cu، Ag و Cu-AG با خلوص بالا را رسانایی مواد حاصل را به تفصیل شرح داده‌اند. شش نوع ماده در چهار مطالعه تطبیقی مورد بررسی قرار گرفت که تأثیر ترکیب مواد، پوشش مجدد پودر، قرار گرفتن در معرض لیزر و پولیش الکتریکی را مشخص می‌کند.
این مطالعه ارتباط بین ویژگی‌های مواد اولیه مس و هدایت الکتریکی حاصل از نمونه‌های تولید شده را نشان داد. با نگاهی به تأثیر خلوص مس بر عملکرد الکتریکی، هیچ همبستگی یافت نشد، با بالاترین خلوص مس (> 99.98٪) به طور مشابه با (۵۹٫۷٪ و ۵۹٪ IACS) کمترین خلوص مس (> 99٪) انجام شد. برای مس، تراکم بسته‌بندی لایه بالاتر که توسط PSD خوراک پایین‌تر دیکته می‌شود، اثر مثبت قابل‌توجهی بر چگالی نمونه و عملکرد الکتریکی دارد. هنگامی که صحبت از Cu-Ag می شود، مشخص شد که چگالی نسبی و عملکرد الکتریکی ارتباطی ندارند، در درجه اول به دلیل محدود شدن عملکرد الکتریکی توسط رابط های Cu-Ag که بر هدایت الکترون تأثیر منفی می گذارد. مشخص شد که پارامترهای فرآیند PBF-LB مورد استفاده برای ساخت نمونه منجر به Ag متراکم‌تر در مقایسه با مس می‌شوند که به معنای عملکرد الکتریکی نسبتاً بالاتری است.
با نگاهی به تاثیر پوشش مجدد پودر و قرار گرفتن در معرض لیزر بر پردازش مس از طریق تولید افزودنی PBF-LB، استراتژی‌های پوشش مجدد تیغه سخت و قرار گرفتن در معرض تک لیزری بهبودهایی در چگالی نشان دادند، با افزایش ۲٫۸% و ۲% رسانایی الکتریکی IACS برای Cu هنگامی که در مقایسه با روش‌های پوشش مجدد تیغه‌های نرم و نوردهی دوگانه با لیزر قرار گرفت. الکتروپولیش برای بهبود زبری سطح مس از Ra از ۶٫۴۲ میکرومتر به ۲٫۷۸ میکرومتر یافت شد. با این وجود، چگالی جریان و مدت زمان غوطه وری دو برابر گریدهای مس مشابه ساخته شده با روش های دیگر برای پولیش الکتریکی برای انواع پردازش شده با PBF-LB مورد نیاز است.
به طور کلی، نتایج نشان می‌دهند که Cu، Ag و Cu-Ag با خلوص بالا با استفاده از یک دستگاه تولید افزودنی لیزری استاندارد ۴۰۰ W PBF-LB امکان‌پذیر است. علاوه بر این، بهبودهای بیشتر در چگالی اجزا و عملکرد الکتریکی را می توان از طریق بهینه سازی PSD خوراک پودر و پارامترهای فرآیند به طور خاص برای پردازش Cu 400 W به دست آورد.
