Обзор приложений:3D-печать для теплообменников

[Изображение предоставлено:Conflux Technology]

Спектр промышленных приложений для 3D-печати растет не по дням, а по часам.

Однако, несмотря на этот рост, остается много пробелов в понимании истинных возможностей 3D-печати. Подтверждением этого факта является последний отчет AMFG State of the 3D Printing Industry Survey 2019, который показал, что отсутствие знаний о 3D-печати остается одной из самых больших проблем для поставщиков услуг 3D-печати сегодня.

Чтобы пролить свет на то, как сегодня 3D-печать используется в промышленных приложениях, мы запускаем еженедельную серию «Обзор приложений». В этой серии статей мы рассмотрим использование 3D-печати для конкретного приложения и рассмотрим основные преимущества и примеры.

Открытие нашей серии на этой неделе - это 3D-печать теплообменников. Эта технология предлагает ряд преимуществ производителям, стремящимся оптимизировать конструкцию теплообменников. Среди них более легкий вес, меньший размер и превосходная производительность.

Но прежде чем изучать преимущества более подробно, давайте сначала посмотрим, что такое теплообменник и почему это приложение отлично подходит для 3D-печати. ​​

Взгляните на другие приложения, рассматриваемые в этой серии:

3D-печать подшипников

3D-печать для производства велосипедов

3D-печать для цифровой стоматологии и производства прозрачных элайнеров

3D-печать медицинских имплантатов

3D-печатные ракеты и будущее производства космических аппаратов

3D-печать для производства обуви

3D-печать электронных компонентов

3D-печать в железнодорожной отрасли

Очки с 3D-печатью

3D-печать для производства готовой продукции

3D-печать для скоб

3D-печать деталей турбин

Как 3D-печать делает гидравлические компоненты более производительными

Как 3D-печать поддерживает инновации в атомной энергетике

Что такое теплообменник?

Теплообменник используется для регулирования температуры и является одним из важнейших элементов промышленного оборудования. Теплообменники позволяют теплу от одной жидкости переходить к другой жидкости с основной целью нагрева элементов или их охлаждения.

В промышленном секторе функция охлаждения используется более часто для предотвращения перегрева оборудования .

Теплообменники имеют очень широкий спектр применения. В двигателях автомобилей, кораблей и самолетов для более эффективной работы используются теплообменники. Компоненты систем кондиционирования и охлаждения, такие как холодильники, также требуют теплообменников.

Из-за огромной универсальности применения конструкции теплообменников могут сильно различаться. Большинство теплообменников, изготавливаемых традиционным способом, имеют змеевидную или пластинчатую конструкцию.

В своей простейшей форме змеевиковые теплообменники используют одну или несколько спиральных трубок, разделяющих две жидкости:одна течет внутри трубки, а другая течет снаружи.

В пластинчатых теплообменниках используются тонкие металлические пластины для разделения двух жидкостей. Жидкости обычно текут в противоположных направлениях для улучшения теплопередачи.

Почему 3D-печать подходит для теплообменников?

Производство теплообменников с использованием традиционных технологий часто является сложной и трудоемкой задачей, требующей нескольких этапов, таких как формовка и сварка.

Кроме того, существует растущая потребность сделать теплообменники более компактными и эффективными, чтобы удовлетворить постоянно растущие требования к производительности. И все же возможности современных технологий производства часто оказываются неэффективными для удовлетворения этого спроса. В результате производителям часто приходится идти на компромисс между сложностью конструкции, стоимостью и временем выполнения заказа.

Чтобы преодолеть эти ограничения и создать новые конструкции теплообменников, компании начинают исследовать возможности 3D-печати.

Как теплообменники могут получить выгоду от 3D-печати?

Повышение производительности за счет более сложной геометрии

3D-печать известна своей способностью воплощать в жизнь сложные формы. При разработке теплообменников это преимущество может быть использовано для создания стенок толщиной до 200 микрон и небольших сложных проточных каналов внутри компонента.

Это означает, что инженеры могут разработать теплообменник с большей поверхностью теплопередачи внутри. Чем больше площадь поверхности, тем больше тепла можно отвести, что увеличивает производительность теплообменника.

Уменьшенный вес и размер

Большинство современных теплообменников имеют прямолинейную, прямоугольную или трубчатую конструкцию кожуха. Из-за их уникальной формы установка этих теплообменников в устройство может оказаться сложной задачей. С другой стороны, 3D-печать позволяет инженерам делать устройство легче и меньше, но с такими же или даже лучшими характеристиками.

Новые формы и внутренние особенности, которые стали возможны благодаря 3D-печати, облегчают миниатюризацию теплообменников. . В результате теплообменники, напечатанные на 3D-принтере, имеют гораздо более компактную форму, которая соответствует требованиям ограниченного пространства.

Упрощенное производство

Традиционно производство теплообменников включает несколько этапов, включая формовку, пайку и сварку. Однако эти шаги дороги и требуют много времени.

При использовании 3D-печати для непосредственного изготовления теплообменника все эти операции можно исключить, что упрощает производственный процесс.

Лучшее качество

Кроме того, теплообменник, напечатанный на 3D-принтере, создается за одну операцию, поэтому нет швов или стыков, которые могут привести к утечкам. Из-за более простого производства вариабельность процесса ниже, а общее качество, как ожидается, будет намного выше.

Примеры теплообменников, напечатанных на 3D-принтере

Аэрокосмическая промышленность, автоспорт и энергетика в настоящее время лидируют в разработке теплообменников, напечатанных на 3D-принтере.

Conflux Core:новый стандарт теплообменников

Conflux Technology - австралийская компания, специализирующаяся на металлической 3D-печати термических и жидкостных компонентов. Такие компоненты используются в таких отраслях, как автомобилестроение, автоспорт и авиакосмическая промышленность.

Используя 3D-печать, Conflux разработала и запатентовала уникальную конструкцию теплообменника, названную Conflux Core.

Использование 3D-печати позволило создавать очень сложные геометрические формы внутри компонента Conflux Core, увеличивая его площадь поверхности. Это позволило утроить отвод тепла. Новый дизайн по сравнению с эталоном Формулы 1 оказался на 22% легче и на 55 мм меньше по длине.

Кроме того, 3D-печать позволила ускорить процесс разработки, который занял всего шесть месяцев.

Наконец, благодаря гибкости дизайна 3D-печати, команда Conflux смогла объединить подкомпоненты в одну деталь. В дополнение к упрощенной конструкции, сборная деталь также требует меньше материала для производства, что потенциально снижает материальные затраты. Для производителей, использующих Conflux Core, консолидация деталей может привести к сокращению времени сборки и меньшему количеству точек отказа из-за стыков и швов.

Теплообменник GE, вдохновленный легкими

GE Research разрабатывает теплообменник с повышенной рабочей температурой и термическим КПД для энергетического оборудования. Удивительно, но для этого команда разработала инновационный дизайн, вдохновленный человеческими легкими.

Теплообменник GE имеет тройную сеть каналов, которые принимают горячий воздух, выходящий из газовой турбины. Эта сеть переплетается с другой сетью каналов, заполненных более холодной рабочей жидкостью, идущих в противоположном направлении. Горячий воздух и холодная жидкость не смешиваются друг с другом, но их непосредственная близость обеспечивает эффективный теплообмен.

Этот новый тип теплообменника может помочь электростанциям выдерживать температуры до 1650 градусов по Фаренгейту (871 ° С). C). Это на 232 ° C выше, чем у нынешних теплообменников.

Команда обнаружила, что единственной технологией, способной создать такой дизайн, была 3D-печать.

Теплообменник, напечатанный на 3D-принтере, будет изготовлен из уникального никелевого суперсплава, устойчивого к высоким температурам и трещин, который был разработан GE Research специально для этой технологии.

Комбинация свободы дизайна, обеспечиваемой 3D-печатью, и прочности суперсплава позволяют ступенчато изменять характеристики теплообменника.

Использование передовых технологий для удовлетворения повышенных требований

Теплообменники - отличное приложение для 3D-печати. Эта технология обеспечивает значительную гибкость конструкции, обеспечивая более компактные формы и более высокую производительность.

Благодаря своим уникальным возможностям, 3D-печать может стать ключевой технологией для производства теплообменников. Благодаря такой гибкой технологии производители теплообменников смогут без промедления удовлетворить новые требования к размерам и характеристикам.

В следующей статье мы рассмотрим 3D-печать подшипников. . Следите за обновлениями!