Beneficio de la aplicación

En cualquier lugar donde encuentre aceite, combustible o componentes electrónicos en un vehículo de alto rendimiento, encontrará un intercambiador de calor. Por ejemplo, un avión comercial típico necesita de cuatro a seis intercambiadores de calor por motor y la nave comercial promedio puede contener más de 20 unidades intercambiadores de calor en total. El diseño de los drones consiste en equilibrar las compensaciones entre el tamaño del motor y el peso del sistema de refrigeración para lograr una potencia y un alcance óptimos. Los satélites están repletos de componentes electrónicos que generan calor. Los intercambiadores de calor están en todas partes.

El desafío de la soldadura fuerte

Hasta ahora, la soldadura fuerte ha sido el estándar para la fabricación de intercambiadores de calor. Los conjuntos complejos de varias partes (como una serie de aletas de enfriamiento) se pueden soldar en un todo conectado, con muy poca distorsión, para aumentar exponencialmente el área de superficie disponible para la disipación y / o transferencia de calor.

Sin embargo, la soldadura fuerte no es eficaz. La mayoría de los intercambiadores de calor utilizados en la aviación todavía se ensamblan principalmente a mano. Esto requiere horas de mano de obra calificada y múltiples pasos de producción. El recuento de piezas puede oscilar entre cientos y miles por unidad. Además, la soldadura fuerte y la soldadura fuerte suelen crear subproductos de sustancias altamente tóxicas. Estas sustancias se controlan cada vez más, si no se prohíben, en los mismos países que las instalaciones de fabricación relacionadas con aviones llaman hogar. La industria en su conjunto busca reducir o eliminar dichos productos químicos sin afectar la calidad y el rendimiento.

Desafíos del diseño del intercambiador de calor

Para optimizar completamente el diseño del intercambiador de calor, los ingenieros deben maximizar el área de superficie que existe entre el lado caliente y el fluido o gas más frío. Además, deben disminuir el grosor de las paredes para permitir una transferencia de calor más rápida y mantener las paredes herméticas. Esto significa que, a menudo para diseños de alto rendimiento, los ingenieros buscan producir canales internos complejos con paredes muy delgadas y de alta relación de aspecto.

Fabricación aditiva convencional

La mayoría de las impresoras AM actuales tienen limitaciones. Debido al proceso capa por capa, la fusión y solidificación repetitivas del metal provoca la acumulación de tensión. Por ejemplo, si tuviera que imprimir una tira plana de metal en una impresora típica, la tensión eventualmente haría que el metal formara un bucle o anillo. Esto ha llevado a reglas de diseño para ingenieros de AM. Los voladizos bajos o las piezas planas requieren soportes: vigas de metal impresas que funcionan como grapas de metal para sujetar la pieza a una placa de construcción. Esto evita que los diseñadores utilicen ángulos no compatibles de menos de 45 grados con la placa de construcción. Esto se conoce como la «regla de los 45 grados» e impacta los recintos y los diámetros interiores de manera similar.

La segunda limitación tiene que ver con el hardware. Cuando las impresoras típicas se mueven a través de la orientación z de una pieza, depositan y planarizan nuevas capas de polvo. A esto se le llama recubrimiento. Para crear un plano plano de polvo, la impresora raspa el exceso con una cuchilla de recubrimiento. Desafortunadamente, debido a la naturaleza delgada de las capas en polvo, si la pieza se deforma (debido a tensiones acumuladas), puede sobresalir por encima de la altura deseada del polvo y entrar en contacto con el repintador. Esto puede causar daños a la pieza, a la hoja de repintado o incluso a fallar completamente la construcción. Esto da lugar a limitaciones en las relaciones de aspecto de las piezas metálicas. El límite actual para la mayoría de las impresoras es de una relación de aspecto de 8: 1.

Soporte VELO 3D Procesamiento sin soporte

La fusión de lecho de polvo metálico sin soporte de VELO 3D brinda la capacidad de imprimir superficies horizontales (hasta cero grados entre la pieza y la placa de construcción) sin soportes y con un acabado de superficie de alta calidad, eliminando la necesidad de postprocesar estructuras de soporte internas. Esto logra canales internos y rutas de flujo de mucha mayor calidad para gases o fluidos.

¿Paredes delgadas? No hay problema

Además, el repintador sin contacto de VELO 3D flota sobre el lecho de polvo, lo que reduce el riesgo de colisión de una pieza. La solución VELO 3D también cuenta con sensores que monitorean continuamente la altura de la pieza y el lecho de polvo para asegurar una capa uniforme de polvo y prevenir colisiones de repintado. Esto significa que los diseñadores pueden imprimir una relación de aspecto de hasta 3000: 1 (prácticamente sin límites) en la solución VELO 3D . Las paredes delgadas de hasta 300 micrones de espesor, combinadas con la capacidad de relación de aspecto alta, desbloquean muchos diseños nuevos que optimizan la transferencia de calor.

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