Quelles sont les applications de composants non structurelles de l'impression 3D métallique dans les armoires de commande électrique?

1. Système de refroidissement: de la conduction passive à la commande thermique active
Le module d'alimentation, le convertisseur de fréquence et d'autres pièces importantes de l'armoire de commande électrique créent beaucoup de chaleur lorsqu'ils fonctionnent. Les dissipateurs de chaleur de profil en aluminium ou les ventilateurs pour la convection forcée sont des moyens courants de se débarrasser de la chaleur, mais ils ont des problèmes, notamment de ne pas être très efficaces pour se débarrasser de la chaleur et prendre beaucoup de zone. En utilisant des méthodes d'optimisation de topologie, la technologie d'impression 3D métallique peut fabriquer des structures de réseau biomimétique (ces structures de gradient en nid d'abeille et en spirale) dans les pièces de dissipation de chaleur. Cela vous permet de contrôler très précisément les itinéraires du flux de chaleur.
Cas 1: substrat pour la dissipation de chaleur de l'onduleur élevé -
Une entreprise emploie la technologie SLM (Méllation laser sélective) pour fabriquer des substrats de chaleur - en alliage de titane. La conception du microcanal intérieur coupe la résistance à l'écoulement du liquide de refroidissement de 40%. Dans le même temps, les propriétés d'amortissement de la structure du réseau répartissent l'énergie des vibrations à l'intérieur du substrat, ce qui abaisse la concentration de contrainte thermique générée par vibration. Lorsqu'une charge de 1000W est appliquée, les données expérimentales révèlent que la température de surface du substrat baisse de 15 degrés par rapport aux substrats en aluminium standard. Le poids baisse également de 30%, ce qui augmente considérablement la densité de puissance et la stabilité opérationnelle de l'armoire de contrôle.
Bouclier de refroidissement pour l'onduleur dans le cas 2
Dans les onduleurs solaires, le nickel imprimé en métal 3D - les déflecteurs de refroidissement en alliage basés sur les alliages créent des topologies de canal de flux complexes par optimisation de topologie. Cela rend les onduleurs 25% plus légers et augmente la zone de dissipation de la chaleur à 1,8 fois celle des conceptions standard. Le coefficient de rayonnement thermique augmente de 20% après avoir poli la surface. Lorsque l'onduleur est utilisé avec un système de refroidissement liquide, il peut fonctionner en continu et stable à 55 degrés, avec un taux de défaillance de 60% plus bas.
2. Boundage électromagnétique: passer de l'enveloppement à l'extérieur pour les intégrer à l'intérieur
L'interférence électromagnétique (EMI) peut affecter les pièces sensibles dans les armoires de contrôle électrique, comme les PLC et les capteurs. Les boîtiers métalliques ou les revêtements conducteurs sont utilisés dans les méthodes de blindage traditionnelles, mais ils ont des problèmes tels que des cavités compliquées, coûteuses, coûteuses et difficiles à intégrer. La technologie d'impression métal 3D utilise une imprimerie composite multi-- pour ajouter un blindage électromagnétique à des pièces structurelles non -.
Cas 3: Couvercle de blindage pour une alimentation de commutation de fréquence élevée -
Une certaine entreprise a fabriqué une couverture de blindage en alliage de chrome Cobalt qui utilise la technologie SLM pour l'impression intégrée. L'ajout de nanoparticules d'argent 0,5% au matériau abaisse la résistivité de surface à moins de 10 Ω Ω · cm, ce qui protège contre les interférences électromagnétiques dans la plage de fréquences de 100 kHz à 1 GHz. Il peut absorber plus de 90% des ondes électromagnétiques entrantes grâce à sa structure de réseau interne. Cela le rend 50% plus léger que les schémas de blindage en feuille de cuivre typiques, et il n'a pas besoin d'étapes d'assemblage supplémentaires, ce qui réduit les temps de production de 70%.
Cas 4: Bracket filtre pour une armoire qui contrôle la communication 5G
Étant donné que les armoires de commande de la station de base 5G ont des règles très sévères sur la compatibilité électromagnétique, le support de filtre en alliage en tungstène imprimé en métal 3D est fabriqué avec des matériaux de gradient. Près de la source de signal, des alliages basés sur le cuivre de conductivité élevé - sont utilisés, tandis que dans des zones vulnérables au rayonnement, les alliages de nickel élevés élevés sont utilisés pour réduire la résistance aux vagues électromagnétiques. Le test révèle que le support peut maintenir la perte de signal à moins de 0,2 dB et bloquer les interférences extérieures à moins de -80 dBm, ce que les spécifications 3GPP disent qu'il devrait faire.
3. Connexion électrique: d'une interface standard à une intégration personnalisée
Parce qu'ils sont tous basés sur des conceptions standardisées, les connexions, les blocs de bornes et d'autres parties des armoires de commande électrique traditionnelles sont difficiles à intégrer dans des espaces de forme étrange - ou lorsqu'il y a beaucoup de fils. En imprimant directement les connecteurs électriques, la technologie d'impression 3D métallique peut rendre les pièces de connexion et les constructions d'armoire s'adapter parfaitement.
Cas 5: Connexions de câblage du contrôleur de robot avec beaucoup d'espace
Une entreprise a produit un terminal en alliage en titane pour les contrôleurs de robots industriels qui utilise la technologie SLM pour imprimer un réseau de broches avec une précision de 0,3 mm. Un seul terminal peut combiner 48 canaux de transmission du signal, qui occupent 60% d'espace en moins que les bornes typiques. Sa structure de réseau intérieur peut absorber l'énergie des vibrations et lisser les changements de résistance de contact qui se produisent lorsque les connexions sont lâches. Les données expérimentales démontrent que la stabilité de la résistance aux contacts est trois fois plus élevée que les solutions traditionnelles lorsque l'accélération des vibrations est inférieure à 10 g.
Cas 6: Piste conductrice pour la charge de la pile pour les nouveaux véhicules énergétiques
Les pistes d'alliage en aluminium imprimées en métal 3D conductant des pistes génèrent un film d'oxyde épais par un traitement d'oxydation de surface. Ils peuvent résister à la corrosion par pulvérisation de sel pendant plus de 2000 heures. Ceci est en réponse à la nécessité de pistons conducteurs résistants légers et corrosion - dans les stations de charge. L'intérieur a une construction renforcée en nid d'abeille qui le rend 40% plus léger et lui donne une résistance à la flexion de plus de 200 MPa, qui répond aux exigences mécaniques pour charger les pistolets qui doivent être mis et retirés souvent.
4. Intégration fonctionnelle: passer d'une seule partie à un système entier
La technologie d'impression 3D métallique a décomposé l'ancienne façon de séparer le «assemblage de traitement de conception» dans la fabrication. Il peut maintenant combiner plusieurs fonctions, comme la dissipation de chaleur, le blindage et la connexion, en un seul composant structurel non -. Cela pousse les armoires de commande électrique pour devenir plus «modulaires et intelligents».
Cas 7: Module de refroidissement intelligent pour les armoires de serveur dans les centres de données
Une entreprise spécifique a fabriqué un module de dissipation de chaleur intelligente à partir d'un alliage basé sur cuivre -. Il a imprimé une structure composite qui combine des capteurs de température, des caloches de chaleur et des ailerons de dissipation de chaleur à l'aide de la technologie SLM. Ses microcanaux intégrés peuvent modifier le débit du liquide de refroidissement en temps réel en fonction de la rétroaction du capteur, ce qui lui permet de gérer la chaleur dynamiquement. Les tests ont montré que ce module peut réduire la valeur PUE des centres de données de 0,15 et économiser plus de 100 000 kWh d'électricité par an par rapport aux méthodes de refroidissement standard.
Cas 8: une base légère pour les armoires de commande aérospatiale
Le cadre en alliage de lithium en magnésium imprimé en métal 3D de l'armoire de commande du vaisseau spatial est un -} tiers le poids d'un cadre en aluminium standard grâce à l'optimisation de la topologie. Il possède également des couches de blindage électromagnétique et des canaux de dissipation de chaleur intégrés. Après avoir été traité avec un renforcement du choc au laser à sa surface, sa durée de vie de la fatigue atteint plus de 10 cycles, ce qui est assez bon pour les engins spatiaux qui seront en orbite pendant 15 ans.