ہیٹ ایکسچینجرز کی 3D پرنٹنگ کے لیے ایلومینیم کے مرکب

تھری ڈی پرنٹنگ ٹیکنالوجی میں پیشرفت نے ہیٹ ایکسچینجرز کی تیاری کے طریقے کو بدل دیا ہے۔ پیچیدہ اور مفت ڈیزائن جو روایتی مینوفیکچرنگ راستوں سے محسوس نہیں کیے جا سکتے ہیں، 3D پرنٹنگ کے ذریعے آسانی سے محسوس کیے جا سکتے ہیں۔ ہیٹ ایکسچینج کی بہتر کارکردگی اور وزن، حجم اور مینوفیکچرنگ لاگت میں کمی دیگر فوائد ہیں جو 3D پرنٹنگ پیش کر سکتے ہیں۔ تاہم، ہیٹ ایکسچینجر 3D پرنٹنگ کے لیے مواد ایک اور کلیدی غور ہے۔

حال ہی میں، ایک معروف گھریلو ایلومینیم الائے تھری ڈی پرنٹنگ میٹریل بنانے والی کمپنی نے ہائی تھرمل چالکتا ایلومینیم الائے تھری ڈی پرنٹنگ میٹریل مارکیٹ میں جاری کیا۔ پروڈکٹ کا نام HC 200 رکھا گیا ہے تاکہ اس کی انتہائی اعلی تھرمل چالکتا 200W/(m·K) سے کم نہ ہو۔

دھاتی گرمی کی ترسیل کا اصول، مواد اور 3D پرنٹنگ کے موروثی نقائص

دھات کی حرارت کی ترسیل کا جوہر یہ ہے کہ دھات کے اندر آزادانہ طور پر حرکت پذیر الیکٹران موجود ہیں۔ جب دھات کا کوئی حصہ حرارت حاصل کرتا ہے تو گرم حصے میں موجود آزاد الیکٹرانوں کی توانائی بڑھ جاتی ہے، حرکت تیز ہوتی ہے اور وہ توانائی کے تبادلے کے لیے دھاتی آئنوں سے مسلسل ٹکراتے رہتے ہیں، اس طرح حرارت ایک حصے سے دوسرے حصے میں منتقل ہوتی ہے۔ دھاتوں کے لیے زیادہ تھرمل چالکتا حاصل کرنے کے لیے، دھات کے اندر الیکٹرانوں کا "بے روک ٹوک" ہونا ضروری ہے، یعنی دھاتی مواد کے اندر کافی نقائص ہونے چاہئیں، اور نجاست یا دیگر مراحل سے کم رکاوٹیں ہونی چاہئیں۔ اس سے مواد کی تشکیل کنٹرول اور تیاری کے عمل پر بہت زیادہ تقاضے سامنے آتے ہیں۔

ایلومینیم مرکب مواد میں، اعلی تھرمل چالکتا (خاص طور پر 200 سے زیادہ) والے درجات بہت محدود ہیں، اور سب سے زیادہ استعمال ہونے والا 6063 ایلومینیم مرکب ہے۔ 6063 ایک AlMg سیریز کی شکل میں ایلومینیم مرکب ہے، اہم مرکب عناصر میں Al, Mg, Cr, Cu, Si، وغیرہ شامل ہیں۔ اس کی تھرمل چالکتا 200 W/(m K) سے زیادہ ہے، عام طور پر 210، اور اس کی پیداوار کی طاقت نہیں ہے 160MPa سے کم اور T6 ہیٹ ٹریٹمنٹ کے بعد 8 فیصد کی لمبائی۔ اور 6063 میں اچھی پلاسٹکٹی ہے اور اسے اینوڈائز کیا جا سکتا ہے، لہذا یہ مختلف قسم کے ریڈی ایٹرز کے لیے انتخاب کا مواد ہے۔ ایلومینیم مرکب مواد کے دیگر موجودہ درجات میں، تھرمل چالکتا 200 سے زیادہ نہیں ہے۔ چونکہ خالص ایلومینیم میں دیگر مرکب عناصر شامل نہیں ہوتے ہیں، اس لیے اس کی تھرمل چالکتا 230W/(m·K) تک پہنچ جاتی ہے۔

اگرچہ 6063 ایلومینیم مرکب ایک بہت اچھا مواد ہے، یہ براہ راست دھاتی 3D پرنٹنگ کے لئے استعمال نہیں کیا جا سکتا. کھوٹ ایک درست ایلومینیم مرکب ہے، جو کاسٹنگ کے عمل کے لیے موزوں ہے، لیکن اعلی کولنگ ریٹ کے ساتھ SLM سلیکٹیو لیزر پگھلنے والے 3D پرنٹنگ کے عمل کے لیے موزوں نہیں ہے۔ حتمی نتیجہ یہ ہے کہ جب 6063 مرکب پاؤڈر SLM عمل کے ذریعہ پرنٹ کیا جاتا ہے، تو وہاں بڑے اور چھوٹے مائکرو کریکس ہوں گے، اور مواد استعمال نہیں کیا جا سکتا۔ فی الحال، کچھ محققین نے 6063 مرکبات کو کمپوزیشن میں ترمیم کرکے یا نینو فیزز کو شامل کرکے پرنٹ ایبل بنانے کی کوشش کی ہے اور کچھ نتائج حاصل کیے ہیں، لیکن ان کا کمرشل نہیں کیا گیا ہے۔

اس وقت مارکیٹ میں AlSi10Mg مواد بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ اگرچہ اس کی تھرمل چالکتا ایک غیر کم 140W/(m·K) تک پہنچ گئی ہے، لیکن ان ایپلی کیشنز کے لیے جن میں زیادہ تھرمل چالکتا کی ضرورت ہوتی ہے، AlSi10Mg بے طاقت ہے۔

اعلی کارکردگی کی گرمی کی کھپت 3D پرنٹنگ ایلومینیم کھوٹ نے ایک پیش رفت کی ہے۔

اعلی تھرمل چالکتا اور اعلی کارکردگی کے ساتھ پرنٹ ایبل ایلومینیم الائے تھری ڈی پرنٹنگ میٹریل تیار کرنے کے لیے، گھریلو ٹیم نے ایک سال سے زیادہ آزاد تحقیق اور ترقی میں صرف کیا ہے، اور آخر کار کامیابی کے ساتھ دو سو (تھرمل چالکتا 200 W/(m) سے تجاوز کر گئی ہے۔ K) اور تناؤ کی طاقت 200MPa سے زیادہ ہے) HC 200 ہائی تھرمل چالکتا ایلومینیم مواد کی ترقی۔ مندرجہ ذیل جدول HC200، 6063، اور AlSi10Mg کی مادی خصوصیات کا موازنہ ہے۔

اپنی انتہائی اعلیٰ کارکردگی کے ساتھ، یہ مواد ہلکے وزن اور پیچیدہ ساختی یا فعال حصوں کے لیے موزوں ہے جن کی گرمی کی کھپت کے لیے زیادہ تقاضے ہوتے ہیں اور خاص طور پر نئے ہیٹ سنک (خاص طور پر مائیکرو چینل ہیٹ سنک) کے ڈیزائن اور ترقی کے لیے موزوں ہیں۔ جدید مادی حل کے ساتھ، دھاتی 3D پرنٹنگ کے تکنیکی فوائد کے ساتھ، ہم امید کرتے ہیں کہ نئے ریڈی ایٹرز کی مصنوعات کی ترقی میں اپنا حصہ ڈالیں گے۔

اگر آپ درمیانے اور اعلی تھرمل چالکتا اور اعلی طاقت کے ساتھ HC 200 میں دلچسپی رکھتے ہیں، JR نے ہائی تھرمل چالکتا ایلومینیم کے لیے پرنٹنگ سروس شروع کی ہے۔ ہم ان صارفین کے ساتھ تعاون کے منتظر ہیں جو پرنٹ ایبل ہائی تھرمل چالکتا ایلومینیم سلوشنز میں دلچسپی رکھتے ہیں۔