Новый прорыв в 3D-печати из алюминиевого сплава AlSi7Mg 

Среди всех облегчённых материалов для 3D-печати алюминиевые сплавы, несомненно, занимают доминирующее положение. От широко используемого AlSi10Mg до Scalmalloy®, представляющего пределы прочности и лёгкости, спектр алюминиевых сплавов для 3D-печати становится всё более разнообразным.

Однако об одном из видов алюминиевого сплава упоминают крайне редко — это AlSi7Mg, международное обозначение которого — F357. По сравнению с AlSi10Mg, в первом содержание кремния (Si) немного ниже, а содержание магния (Mg) — немного выше, что придает ему более высокую прочность и пластичность: плотность материала составляет 2,68 г/см³, предел прочности при растяжении в зависимости от технологии производства колеблется в диапазоне 260–430 МПа, а относительное удлинение при разрыве составляет 8–12 %.

Однако у этого материала есть ещё одно важное свойство — электропроводность. Коэффициент электропроводности стандартного сплава AlSi7Mg обычно составляет 17–20 мС/м  , что в сочетании с его плотностью и прочностью делает его алюминиевым сплавом с сбалансированными комплексными характеристиками, что имеет важное инженерное значение для изготовления облегчённых, несущих и электропроводящих сложных конструкционных деталей.

Недавно была выпущена усовершенствованная версия AlSi7MgAновой марки, в которой благодаря тонкой настройке состава и оптимизации процесса распыления удалось, сохранив исходные механические характеристики, повысить проводимость увеличена до 25 мС/м.

По сравнению с чистым алюминием последний, хотя и обладает более высокой электропроводностью, не может использоваться в качестве конструкционных элементов; медные сплавы имеют лучшие электропроводящие свойства, но их плотность более чем в 3 раза превышает плотность алюминиевых сплавов, что серьезно ограничивает возможности снижения веса.

Данные экспериментов показывают, что материал AlSi7MgA, выпущенный компанией Jin Yuan Intelligent, демонстрирует на 1/4 более высокую электропроводность по сравнению с базовым материалом, а его поперечная прочность на разрыв после термообработки составляет 269 МПа, а относительное удлинение при разрыве достигает 15 %, что привело к существенным изменениям в области инженерного применения.

Электропроводящие каналы, для которых ранее требовались медные вставки или поверхностное покрытие, теперь могут быть непосредственно выполнены в самом 3D-печатном изделии; благодаря цельной конструкции одна деталь может заменить три сборных узла, что позволяет исключить этапы последующей обработки, снизить погрешности сборки и освободить ценное пространство, ранее занимаемое соединительными элементами.

В таких областях, как аэрокосмическая промышленность, спутниковая техника, производство автомобилей премиум-класса и электронные информационные технологии, корпуса, изготовленные с помощью 3D-печати, могут служить в качестве электрических каналов, а сами конструктивные элементы обеспечивают теплоотвод. Этот прорыв в области материалов дает очевидные преимущества для реализации интеграции функций, снижения веса систем и сокращения затрат.

В аэрокосмической отрасли сплав AlSi7MgA может использоваться для изготовления таких конструкционных элементов, как опоры систем терморегулирования и корпуса авиационных электронных блоков, что позволяет значительно снизить вес конструкции.

В области 5G-связи и радиочастотной техники можно изготавливать электрические корпуса с интегрированными функциями, электромагнитные экраны и т. п., что позволяет сократить погрешности сборки и повысить стабильность радиочастотных характеристик.

В сфере центров обработки данных — формованные микроканальные пластины с жидкостным охлаждением и решетчатые радиаторы TPMS.

В сфере новых энергетических транспортных средств можно с помощью 3D-печати изготавливать в одном цельном элементе охлаждающие пластины аккумуляторного блока и конструктивные опоры, а корпус электронного блока управления одновременно обеспечивает электромагнитное экранирование и отвод тепла, что позволяет сократить количество внешних модулей.

Как видно, ассортимент материалов для 3D-печати из алюминиевых сплавов становится всё более разнообразным. Компания «Jinyuan Intelligent» использует технологию вакуумного распыления при производстве порошка AlSi7MgA, обеспечивая систематический контроль распределения частиц по размеру, содержания кислорода и стабильности партий. Строгий контроль содержания кислорода напрямую влияет на стабильность электропроводности — это ключевое условие для перехода от лабораторных данных по отдельной партии к серийному производству, а также предпосылка для стабильного воспроизведения высокой электропроводности на реальных деталях.