Investigadores de Skoltech, junto con colegas de Rusia e India, adaptaron el método de fusión selectiva por láser para la producción de piezas de bronce de aluminio. Este material es demandado en nodos que operan bajo altas cargas térmicas: intercambiadores de calor, elementos refrigerados de plantas de energía y carcasas de electrónica de potencia.
El bronce de aluminio (Cu-9.5Al-1Fe) es más conductor del calor que el acero y el titanio, y también es más adecuado para la impresión 3D que el cobre puro. Sin embargo, al trabajar con aleaciones de cobre, surgen dos problemas: la alta reflexión del rayo láser y la rápida disipación del calor. Esto conduce a defectos: poros de no fusión y la llamada porosidad de "ojo de cerradura" debido a un embudo de fusión inestable.
Los científicos experimentaron con una densidad de 125 a 938 J/mm³, cambiando la potencia del láser (90–150 W) y la velocidad de escaneo (100–600 mm/s). Con baja energía, aparecieron poros de no fusión, con alta energía, "ojos de cerradura". El nivel general de porosidad se mantuvo en torno al 5%.
A pesar de esto, las muestras impresas mostraron características mecánicas que superan a las de los análogos fundidos: el límite de resistencia alcanzó los 748 MPa y la elongación relativa fue del 16,2%, lo que se acerca a los parámetros del bronce de níquel-aluminio utilizado en nodos de alta carga.
El profesor asociado de Skoltech, Stanislav Evlashin, explicó que incluso en equipos con potencia de láser limitada, fue posible lograr propiedades cercanas a los bronces industriales. El factor clave fue la comprensión de las transiciones entre diferentes tipos de defectos, lo que permite predecir las propiedades del material en la etapa de selección de los parámetros de impresión.
La conductividad térmica de las muestras obtenidas con alta densidad de energía alcanza los 47 W/(m·K) a temperatura ambiente, lo que se acerca a los valores del material fundido, pero con una resistencia significativamente mayor.