L'impression métal 3D peut-elle avoir des avantages dans les composants de dissipation thermique tels que les boîtiers du moteur?

一, moulage intégré de structures compliquées: dépasser les limites physiques des méthodes existantes
1. Amélioration de la topologie des canaux internes
Faire des pièces de dissipation de chaleur Les anciennes - façonnées impliquent le soudage ou le traitement mécanique des nageoires, des canaux d'écoulement et d'autres structures ensemble. Cela peut entraîner des difficultés comme une résistance thermique élevée et des fuites. La technique de fusion de couche par couche permet à l'impression 3D métallique de créer immédiatement le moulage intégré de canaux d'écoulement internes compliqués. Par exemple, la technologie Conflux en Australie a fait un échangeur de chaleur imprimé 3D - pour les voitures de course de Formule 1. Il a une conception de canal d'écoulement en spirale qui augmente la surface d'échange de chaleur de 300%, réduit la baisse de pression de 40% et se débarrasser du risque de soudage des fuites articulaires au même volume. Cette forme de conception peut créer des canaux d'écoulement directionnels pour les régions chaudes des enroulements moteurs dans l'application du boîtier du moteur, ce qui aide à se débarrasser de la chaleur de manière précise.
2. Des murs très minces et un cadre avec des microcanaux
L'épaisseur de paroi minimale pourImpression en métal 3Dest passé à plus de 0,1 mm. Lorsqu'il est associé à la technologie des microcanaux, cela peut augmenter considérablement la façon dont la chaleur s'éloigne de l'objet. L'échangeur de chaleur en alliage basé sur le nickel - sur lequel la société française Temisth et la société chinoise Yijia 3D ont travaillé ensemble ont amélioré l'efficacité du transfert de chaleur entre le CO₂ supercritique et le haut - Solution de concentration dans le processus de dessalement de l'eau de mer de 25%. Cela a été fait en combinant des ailettes minces de 0,15 mm et des microcanaux de 0,5 mm. Ce type de structure peut maintenir l'élévation de la température des dispositifs d'alimentation à 5 degrés lors de la dissipation de chaleur des contrôleurs de moteur de voiture électrique, ce qui triple la durée de vie des appareils.
3. La structure du réseau est légère.
La structure du réseau que fait l'optimisation de la topologie peut rendre les choses beaucoup plus légères tout en étant forte. Bolite a fait un boîtier de broche en alliage en titane pour une certaine entreprise aérospatiale qui utilise une conception de réseau dégradé. Cette conception correspond non seulement au besoin d'un roulement de couple 2000 N · M, mais il rend également le boîtier 25% plus léger qu'une conception standard. Ce type de conception peut réduire le moment d'inertie et accélérer la réponse dynamique du moteur de plus de 15% lorsqu'il est utilisé dans un boîtier de moteur.
2, Performance matérielle et synergie des processus: répondre aux besoins des travaux difficiles
1. Utilisation personnalisée de matériaux avec une conductivité thermique élevée
Les alliages de cuivre et de cuivre sont les meilleurs matériaux pour se débarrasser de la chaleur car ils ont une grande conductivité thermique (le cuivre pur a une conductivité thermique de 401W / m · k). Cependant, parce que le cuivre est si réfléchissant dans le traitement traditionnel, il n'absorbe que 5% de la lumière laser, ce qui rend la fusion difficile. La technologie d'impression en métal laser vert 3D de Xihe Additive a fait absorber le cuivre 40% de lumière laser en plus. Ils ont pu imprimer un dissipateur de chaleur en cuivre qui mesurait 0,5 mm d'épaisseur et qui avait une structure TPMS très fine (surface incurvée minimale à triple période). La densité était de 99,9% et la rugosité de surface était inférieure à une PR ou égale à 3,2 μm. Cela a rendu le dissipateur de chaleur 20% plus efficace dans la conduite de chaleur que les pièces moulées traditionnelles.
2. Impression avec un gradient de plusieurs matériaux
L'impression 3D peut changer la composition des matériaux de manière dégradé pour répondre aux besoins de performance de différentes parties du dissipateur de chaleur. Par exemple, une broche de machine-outil faite par une entreprise donnée a une surface en acier à roulement de chrome à haute teneur en carbone (HRC60 ou plus) et un noyau en acier à carbone moyen. La méthode d'alimentation en poudre synchrone permet de se lier sans coutures. Cela rend non seulement la pointe plus résistante à l'usure, mais cela rend également le noyau 1,8 fois plus difficile que les matériaux typiques, ce qui réduit le danger de rupture.
3. Contrôler la contrainte thermique et faire un traitement post -
Le processus d'impression 3D métallique se réchauffe et se refroidit rapidement, ce qui peut facilement provoquer une contrainte résiduelle qui fait le virage métallique ou la brise. Le programme OQTON 3DXFight peut utiliser la physique multi - lorsqu'elle est utilisée avec une pression isostatique chaude (HIP) Après le traitement, les pores intérieurs peuvent être retirés, donnant aux pièces imprimées en 3D une durée de vie de fatigue de plus de 90% par rapport aux pièces forgées.
3, optimisant le coût de tout le cycle de vie, de la fabrication d'une unité à en faire beaucoup
1. L'avantage coûte de la personnalisation des petits lots
L'impression 3D peut économiser de l'argent sur les coûts de développement de moisissures (les moules traditionnels - ont coûté entre 500 000 et 2 millions de yuans) pour les petits et moyens - composants de dissipation de chaleur de taille qui font moins de 5 000 pièces par an. Le coût par pièce peut également être réduit de 30% à 50% par rapport aux méthodes traditionnelles. Par exemple, une entreprise utilise le platine BLT - S400 pour imprimer des boîtiers de moteur en alliage en aluminium. Le coût du matériau n'est que de 25% du prix de vente, tandis que le taux de déchets pour les techniques traditionnelles de forgeage et d'usinage atteint 60%.
2. Modifications rapides et vérification de la conception
Avec l'impression 3D, «l'optimisation des tests d'impression de conception» peut être effectuée dans une boucle fermée, ce qui réduit le temps de développement de 6 à 12 mois en méthodes traditionnelles à 2 à 4 semaines. La micro-refroidisseur que IQ Evolution Company à Aix-la-Chapelle, en Allemagne, fabriquée avec un PCB peut passer d'un concept à la livraison des échantillons en seulement 72 heures en utilisant l'impression 3D. C'est 10 fois plus rapide que les méthodes traditionnelles. Il peut également modifier rapidement les paramètres du canal d'écoulement pour différents semi-conducteurs de puissance, comme les composants SIC.
3. restructuration de la chaîne d'approvisionnement et fabrication distribuée
Avec l'impression 3D, vous pouvez "Imprimer local, distribution mondiale", qui est une façon de faire des choses à différents endroits. Le centre d'impression 3D de Siemens Energy en Allemagne peut rapidement réparer les lames de turbine à gaz pour les clients européens, réduisant le délai de livraison de six semaines à 72 heures. Les entreprises peuvent créer des nœuds d'impression 3D sur le marché primaire pour les pièces de refroidissement des moteurs afin de réduire les dépenses d'inventaire et d'expédition. En créant cinq centres d'impression 3D à travers le monde, une entreprise automobile nationale a réduit le temps nécessaire pour obtenir des pièces de remplacement de 45 jours à 7 jours et réduit les dépenses d'inventaire de 60%.
4, exemple d'une application de l'industrie: de tester l'idée à la faire en grande quantité
1. Comment garder les batteries de véhicules électriques au frais
Le modèle Tesla Y a une- nickel imprimée 3D- - plaque de refroidissement de batterie en alliage avec des canaux d'écoulement de veine biomimétique qui maintiennent la différence de température de la batterie à 2 degré. Cela rend la voiture 40% plus efficace que les solutions traditionnelles de refroidissement par tube harmonique. L'équipement SLM Solutions d'Allemagne imprime la plaque de refroidissement en une seule pièce en 12 heures, ce qui réduit le nombre d'étapes nécessaires à 8 par rapport aux méthodes d'estampage et de soudage traditionnelles.
2. Comment les moteurs aéronautiques se débarrassent de la chaleur
L'Airbus A350 XWB possède un boîtier de moteur en alliage de titane imprimé 3D - qui a des ailerons de dissipation de chaleur - et une structure de treillis légère. Il répond aux normes de blindage EMI et coupe le poids des 8,2 kg habituels à 5,3 kg, ce qui aide l'avion à perdre 300 kg de poids à chaque avion. Addud, une startup française, a utilisé la technologie de fusion sélective du faisceau d'électrons (EBSM) pour imprimer la coque. Cela l'a rendu 99,95% dense et 15% plus fort contre la fatigue que les pièces forgées.
3. Comment le contrôleur de servomoteur industriel se débarrasse de la chaleur
Le lecteur de servo de la série HD7X de la technologie Huichuan utilise une plaque de base de dissipation thermique en alliage de cuivre 3D - et des réseaux de microcanaux pour empêcher la température des modules IGBT de s'élever au-dessus de 65 degrés. Cela augmente la densité de puissance de trois fois par rapport aux solutions traditionnelles de dissipation de chaleur d'extrusion d'aluminium. La machine Platinum A400 imprime la plaque inférieure, ce qui réduit le coût de chaque composant de 45% par rapport aux méthodes de brasage traditionnelles. Il n'y a également aucun risque de corrosion de soudure.