Studio sperimentale sull’elettroformatura del rame a microstruttura tridimensionale basata sulla tecnologia di stampa 3D

Cina: elettroformatura in rame a microstruttura 3D con substrati stampati in 3D

Ricercatori cinesi stanno sperimentando nuovi modi per stampare in 3D usando il metallo, sottolineando le loro scoperte nel recente studio ” Studio sperimentale sull’elettroformatura del rame a microstruttura tridimensionale basata sulla tecnologia di stampa 3D “. In questa ricerca, hanno combinato la stampa 3D e la speciale tecnologia di lavorazione sotto forma di elettroformatura, fabbricando prima un substrato e poi le microstrutture richieste.

Mentre oggi la stampa 3D sta rapidamente lasciando il segno in quasi tutti i settori, l’elettroformatura si basa su applicazioni per la realizzazione di stampi di precisione, armi, componenti per l’industria aerospaziale e altro ancora. Per questo tipo di ricerca e sviluppo, il principale vantaggio offerto dalla stampa 3D è che prototipi e parti possono essere realizzati senza stampi. Con la combinazione delle due tecniche di fabbricazione, la preparazione del catodo è semplificata e il tempo di elaborazione è ridotto per gli utenti industriali. In questo studio, i ricercatori hanno fatto affidamento su una corrente pulsata nell’elettroformatura.

Per fabbricare microstrutture, i ricercatori hanno prima creato disegni 3D delle microstrutture desiderate, quindi hanno stampato in 3D un substrato non metallico, rivestito con vernice d’argento conduttiva. Dopo l’elettroformatura, i campioni per lo studio di ricerca sono andati in forno per dieci minuti per allentare il substrato dallo strato elettroformato, ottenendo microstrutture 3D di qualità.

Cenni sui passaggi necessari per fabbricare la microstruttura usando la tecnologia di stampa 3D e elettroformatura.

Le apparecchiature di elettroformatura comprendono quanto segue:

Fonte di potere
Regolatore di temperatura
Serbatoio
Apparecchio per elettrodi

Dopo l’elettroformatura, gli strati sono stati sezionati e tagliati in segmenti 5 mm × 5 mm, mediante lavorazione a scarica elettrica. I pezzi sono stati quindi rettificati e lucidati, con la microdurezza degli strati di rame misurata con un tester di microdurezza digitale TMVS-1.

L’influenza della densità sugli strati elettroformati si è verificata con il catodo che influenza direttamente il “tasso di nucleazione e il tasso di crescita” dei grani.

“Sotto la condizione di distanza tra gli elettrodi di 40 mm, con l’aumento della densità di corrente, i grani di Cu sulla superficie dello strato di rame elettroformato sono stati raffinati e quindi grezzi”, hanno spiegato i ricercatori. “Sotto una densità di corrente di 6 A / dm 2 , la superficie dello strato di rame elettroformato era più uniforme e densa. Quando la densità attuale era bassa, il tasso di deposizione era più lento. “

All’aumentare della densità attuale, la microdurezza degli strati elettroformati diminuiva. Alla fine, i ricercatori hanno notato che per i materiali metallici utilizzati nel loro studio, la resistenza nelle proprietà meccaniche si basava su dimensioni e densità dei grani adeguate.

La distanza tra gli elettrodi era fondamentale, stabilendo la resistenza e il modo in cui influenzava la corrente superficiale del catodo, un’area che poteva causare stress interno e conseguenti fessurazioni.

“Attraverso analisi sperimentali, l’attuale densità e distanza tra gli elettrodi ha avuto una certa influenza sulla morfologia superficiale e sulla microdurezza dello strato elettroformato”, hanno concluso i ricercatori. “L’uso della corrente impulsiva per l’esperimento di elettroformatura potrebbe migliorare la qualità e l’uniformità della formazione di micro-scanalature e migliorare la cavità generata dall’elettroformatura a corrente continua. Le micro-scanalature uniformi e senza vuoto potrebbero essere fabbricate con una densità di corrente di picco di 6 A / dm 2 , un rapporto di funzionamento del 20% e una distanza tra gli elettrodi di 40 mm. “

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