هل يمكن للطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد أن يكون لها مزايا في مكونات تبديد الحرارة مثل أغلفة المحركات؟

一 ، صب متكامل للهياكل المعقدة: تجاوز الحدود المادية للطرق الحالية
1. تحسين طوبولوجيا القنوات الداخلية
إن جعل أجزاء تبديد الحرارة تتضمن طريقة الطراز القديم - زعانف اللحام أو المعالجة الميكانيكية وقنوات التدفق والهياكل الأخرى معًا. هذا يمكن أن يسبب صعوبات مثل المقاومة الحرارية العالية والتسربات. تتيح تقنية الانصهار من طبقة الطبقة الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد لإنشاء صب متكامل على الفور لقنوات التدفق الداخلي المعقدة. على سبيل المثال ، قامت تقنية Conflux في أستراليا بعمل مبادل حراري مطبوع ثلاثي الأبعاد- لسيارات Formula One Racing. يحتوي على تصميم قناة تدفق حلزوني يزيد من مساحة سطح التبادل الحراري بنسبة 300 ٪ ، ويقلل من انخفاض الضغط بنسبة 40 ٪ ، ويتخلص من خطر تسرب مفصل اللحام في نفس الحجم. يمكن أن يخلق هذا الشكل من التصميم قنوات تدفق اتجاهية للمناطق الساخنة من لفائف المحرك في تطبيق غلاف المحرك ، مما يساعد على التخلص من الحرارة بطريقة دقيقة.
2. جدران رقيقة جدا وإطار مع القنوات الدقيقة
الحد الأدنى من سمك الجدار لالطباعة المعدنية ثلاثية الأبعادارتفع إلى أكثر من 0.1 مم. عند إقرانها بتكنولوجيا microchannel ، يمكن أن يزيد ذلك بشكل كبير من مدى انتقال الحرارة من الكائن. قامت شركة Nickel - التي تعتمد على سبيكة مقرها أن شركة Temistth والشركة الصينية Yijia 3D تعمل معًا على تحسين كفاءة نقل الحرارة بين CO₂ Superciterical و High - محلول الملح تركيز مياه البحر بنسبة 25 ٪. وقد تم ذلك عن طريق الجمع بين زعانف رقيقة 0.15 ملم و 0.5 ملم microchannels. يمكن لهذا النوع من الهيكل أن يبقي ارتفاع درجة حرارة أجهزة الطاقة في غضون 5 درجات أثناء تبديد حرارة وحدات التحكم في محرك السيارات الكهربائية ، والتي تزيد عن ثلاثة أضعاف عمر الأجهزة.
3. هيكل شعرية خفيف.
بنية الشبكة التي يقوم بها تحسين الطوبولوجيا يمكن أن تجعل الأمور أخف بكثير بينما تكون قوية. قام Bolite بتصنيع مساكن مغزل من سبيكة التيتانيوم لشركة معينة من الفضاء تستخدم تصميم شعرية متدرجة. لا يناسب هذا التصميم الحاجة إلى محمل عزم الدوران 2000n · M فحسب ، بل إنه يجعل المساكن أخف بنسبة 25 ٪ من التصميم القياسي. يمكن لهذا النوع من التصميم أن يقلل من لحظة القصور الذاتي ويسريع استجابة المحرك الديناميكية بأكثر من 15 ٪ عند استخدامها في غلاف المحرك.
2 ، الأداء المادي وتآزر العملية: تلبية احتياجات ظروف العمل الصعبة
1. الاستخدام المخصص للمواد ذات الموصلية الحرارية العالية
سبائك النحاس والنحاس هي أفضل مواد للتخلص من الحرارة لأنها تتمتع بتوصيل حراري كبير (يتمتع النحاس النقي بتوصيل حراري قدره 401W/M · K). ومع ذلك ، نظرًا لأن النحاس يعكس للغاية في المعالجة التقليدية ، فإنه يمتص 5 ٪ فقط من ضوء الليزر ، مما يجعل ذوبان بقوة. جعلت تقنية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد من XIHE Additize Laser Metal Metal Metal Excorb 40 ٪ من ضوء الليزر. كانوا قادرين على طباعة بالوعة حرارة نحاسية يبلغ سمكها 0.5 ملم ولديها هيكل TPMs رفيع جدًا (السطح المنحني في الفترة الثلاثي). كانت الكثافة 99.9 ٪ وكانت خشونة السطح أقل من أو تساوي 3.2 μ م. هذا جعل المشتت الحراري بنسبة 20 ٪ أكثر كفاءة في إجراء الحرارة من المسبوكات التقليدية.
2. الطباعة مع تدرج عدة مواد
يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد تغيير تركيبة المواد بطريقة متدرجة لتلبية احتياجات الأداء لأجزاء مختلفة من المشتت الحراري. على سبيل المثال ، يحتوي مغزل أداة الآلة على سطح معين على سطح مصنوع من فولاذ كروم عالي الكربون (HRC60 أو أعلى) ونواة مصنوعة من الصلب الكربوني المتوسط. تجعل طريقة تغذية المسحوق المتزامن من الممكن ربطها بدون طبقات. هذا لا يجعل الحافة المتطورة أكثر مقاومة للارتداء فحسب ، بل إنه يجعل أيضًا Core 1.8 مرات أكثر صرامة من المواد النموذجية ، مما يقلل من خطر كسر.
3. التحكم في الإجهاد الحراري وجعل ما بعد - معالجة أفضل
ترتفع عملية الطباعة المعدنية ثلاثية الأبعاد وتبرد بسرعة ، مما قد يتسبب بسهولة في الإجهاد المتبقي الذي يجعل الانحناء المعدني أو التحطيم. قد يستخدم برنامج OQTON 3DXFight فيزياء Multi - عند استخدامه مع الضغط المتساوي الساخن (الورك) بعد العلاج ، يمكن إزالة المسام الداخلية ، مما يعطي الأجزاء المطبوعة ثلاثية الأبعاد عمرًا تزيد عن 90 ٪ مقارنة بأجزاء مزورة.
3 ، تحسين تكلفة دورة الحياة بأكملها ، من صنع وحدة واحدة إلى صنع الكثير منها
1. فائدة التكلفة لتخصيص دفعات صغيرة
يمكن للطباعة ثلاثية الأبعاد توفير المال على تكاليف تطوير القوالب (يموت التقليدية - تتكلف قوالب الصب ما بين 500000 و 2 مليون يوان) لمكونات تبديد الحرارة الصغيرة والمتوسطة - التي تصنع أقل من 5000 قطعة سنويًا. يمكن أيضًا خفض تكلفة القطعة بنسبة 30 ٪ إلى 50 ٪ مقارنة بالطرق التقليدية. على سبيل المثال ، تستخدم إحدى الشركات Platinum BLT - S400 لطباعة أغلفة محرك سبائك الألومنيوم. تبلغ تكلفة المادة 25 ٪ فقط من سعر البيع ، في حين أن معدل النفايات لتقنيات التزوير والآلات التقليدية تصل إلى 60 ٪.
2. التغييرات السريعة والتحقق من التصميم
من خلال الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكن إجراء "تحسين اختبار طباعة التصميم" في حلقة مغلقة ، والتي تقطع وقت التطوير من 6 إلى 12 شهرًا في الطرق التقليدية إلى 2-4 أسابيع. يمكن أن تنتقل شركة Micro Cooler التي يمكن لشركة IQ Evolution Company في Aachen ، ألمانيا ، المصنوعة من ثنائي الفينيل متعدد الكلور من مفهوم إلى عينة إلى تسليم في 72 ساعة فقط باستخدام الطباعة ثلاثية الأبعاد. هذا أسرع 10 مرات من الأساليب التقليدية. كما يمكن أن يغير بسرعة معلمات قناة التدفق لمختلف أشباه الموصلات ، مثل مكونات SIC.
3. إعادة هيكلة سلسلة التوريد والتصنيع الموزعة
مع الطباعة ثلاثية الأبعاد ، يمكنك "الطباعة المحلية ، توزيع عالمي" ، وهي وسيلة لصنع الأشياء في أماكن مختلفة. يمكن لمركز خدمة الطباعة ثلاثية الأبعاد في Siemens Energy في ألمانيا إصلاح شفرات التوربينات الغازية للعملاء الأوروبيين بسرعة ، مما يقلل من وقت التسليم من ستة أسابيع إلى 72 ساعة. يمكن للشركات إنشاء عقد طباعة ثلاثية الأبعاد في السوق الأولية لقطع غيار تبريد المحركات لخفض نفقات المخزون والشحن. من خلال إنشاء خمسة مراكز طباعة ثلاثية الأبعاد في جميع أنحاء العالم ، خفضت شركة السيارات المحلية الوقت الذي يستغرقه الحصول على قطع غيار من 45 يومًا إلى 7 أيام وخفض نفقات المخزون بنسبة 60 ٪.
4 ، مثال على تطبيق الصناعة: من اختبار الفكرة إلى صنعها بكميات كبيرة
1. كيف تبقي بطاريات المركبات الكهربائية باردة
يحتوي طراز Tesla Y على لوحة تبريد بطارية سبيكة 3D - المطبوعة Nickel - مع قنوات تدفق الوريد الحيوي التي تحافظ على اختلاف درجة حرارة حزمة البطارية في غضون درجتين. هذا يجعل السيارة أكثر كفاءة بنسبة 40 ٪ من حلول تبريد أنبوب هارمونيكا التقليدية. تقوم معدات SLM Solutions من ألمانيا بطباعة لوحة التبريد في قطعة واحدة في 12 ساعة ، مما يقلل من عدد الخطوات التي تحتاجها 8 مقارنة بطرق الختم واللحام التقليدية.
2. كيف تتخلص محركات الطيران من الحرارة
يحتوي Airbus A350 XWB على مسكن محرك مصنوع من سبيكة Titanium المطبوعة ثلاثية الأبعاد- التي تحتوي على حرارة - تبديد الزعانف وهيكل شبكة خفيفة الوزن. ويلبي معايير التدريع من EMI ويقطع الوزن من 8.2 كجم المعتاد إلى 5.3 كجم ، مما يساعد الطائرة على فقدان 300 كجم من كل طائرة. AddUp ، وهي شركة ناشئة فرنسية ، تستخدم تقنية ذوبان انتقائي لحزمة الإلكترون (EBSM) لطباعة القشرة. هذا جعلها كثيفة 99.95 ٪ وأقوى 15 ٪ ضد التعب من الأجزاء المزورة.
3. كيف تتخلص وحدة تحكم محرك المؤازرة الصناعية من الحرارة
يستخدم محرك Servo Series HD7X من تقنية Huichuan لوحة قاعدة تبديد حرارة النحاس المطبوعة 3D - ومصفوفات صغيرة للحفاظ على درجة حرارة وحدات IGBT من ارتفاع 65 درجة. هذا يزيد من كثافة الطاقة بثلاث مرات مقارنة مع حلول تبديد الحرارة التقليدية من الألومنيوم. يطبع آلة البلاتين A400 اللوحة السفلية ، التي تقطع تكلفة كل مكون بنسبة 45 ٪ مقارنة بطرق النحاس التقليدية. لا يوجد أيضًا خطر من التآكل لحام.