В «Сколтехе» разработали технологию 3D-печати сверхпрочных деталей из бронзы

Исследователи из Сколтеха совместно с российскими и индийскими коллегами адаптировали технологию 3D-печати для изготовления деталей из алюминиевой бронзы. Метод позволяет создавать сложные компоненты для систем охлаждения и силовой электроники, которые по прочности превосходят традиционные литые аналоги.

Ученые из Сколтеха адаптировали метод селективного лазерного плавления для работы с алюминиевой бронзой — материалом, критически важным для производства теплообменников и корпусов электроники. Ранее 3D-печать из этого сплава была затруднена из-за его высокой отражательной способности и быстрого отвода тепла, что приводило к появлению дефектов и пористости.

Баланс прочности и проводимости

Чтобы решить проблему, группа варьировала мощность лазера и скорость сканирования. Исследователям удалось подобрать режимы, при которых, несмотря на небольшую остаточную пористость, характеристики материала оказались выше, чем у обычных литых заготовок. Предел прочности напечатанных образцов достиг 748 МПа, а относительное удлинение составило 16,2%.

Теплопроводность при комнатной температуре составила 47 Вт/(м·К). Это значение сопоставимо с показателями традиционного литья, но аддитивные технологии дают инженерам свободу в проектировании изделий практически любой геометрической сложности.

В ходе работы ученые обнаружили в структуре металла фазы, нетипичные для обычной бронзы, которые возникают из-за сверхбыстрой кристаллизации. Установленная связь между плотностью дислокаций и физическими свойствами сплава позволяет прогнозировать качество деталей еще на этапе подбора параметров печати. Это открывает путь к промышленному производству высокоэффективных систем охлаждения, работающих в условиях экстремальных тепловых нагрузок.