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歐盟資助項目AHEAD開發(fā)出更加高效智能的熱管理3D打印管段

時間:2025-02-06 11:37 來源:南極熊 作者:admin 閱讀:

      2025年2月5日,由歐盟資助的AHEAD項目(先進熱交換設(shè)備)已成功開發(fā)出一種創(chuàng)新的3D打印管段,該管段能夠加熱機械泵送回路(MPL)中的液體并實時監(jiān)測溫度。這一突破性的技術(shù)由瑞士技術(shù)創(chuàng)新中心CSEM、LISI Aerospace Additive Manufacturing以及法國泰雷茲阿萊尼亞宇航公司共同研發(fā),預(yù)示著熱控制系統(tǒng)向更輕巧、更高效、更智能的方向邁出了一大步。
 

△3D打印管段結(jié)合了加熱和傳感器


       目前使用的大多數(shù)熱控制系統(tǒng)都很笨重、龐大,需要很多連接電纜。3D打印管段的創(chuàng)新之處在于它獨特的設(shè)計構(gòu)想,它將加熱元件和溫度傳感器集成于一體。這種設(shè)計不僅簡化了熱控制系統(tǒng)的復(fù)雜性,還減少了所需的連接電纜數(shù)量,大大提升了系統(tǒng)的可靠性與維護的便捷性。這一突破有望在衛(wèi)星技術(shù)領(lǐng)域產(chǎn)生巨大影響,特別是在避免衛(wèi)星在陽光直射下過熱或在寒冷環(huán)境中結(jié)冰方面。
     在衛(wèi)星領(lǐng)域之外,這種3D打印管段同樣適用于物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用和工業(yè)4.0,為各種工業(yè)過程提供先進的加熱和監(jiān)控解決方案。通過精確控制溫度,這些系統(tǒng)可以顯著提高熱管理過程的效率和可靠性,進而提高整個工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的性能。

 

△3D打印管段部件重115克,長150毫米,可在-65°C至+85°C 的溫度范圍內(nèi)以及高達48 bars的壓力下運行


3D打印管段在熱管理系統(tǒng)中的應(yīng)用
      但是3D打印管段是如何生產(chǎn)的,又是如何用于機械泵送回路的呢?原因是機械泵送回路循環(huán)氨等流體,將熱量從熱區(qū)輸送到冷區(qū)。因此,3D打印管段被設(shè)計用于加熱冷卻劑并測量溫度,以控制熱調(diào)節(jié)。
這些管段由316L不銹鋼制成,采用激光粉末床熔合技術(shù)生產(chǎn)。與傳統(tǒng)方法相比,3D打印簡化了制造流程,減少了組件粘合或連接的需要,并且無需復(fù)雜的接線過程,從而降低了安裝風(fēng)險。CSEM的項目經(jīng)理Hervé Saudan指出,加熱絲的最佳布局確保了均勻的熱傳遞,并消除了分層或電纜分離等潛在錯誤。

 

△采用3D打印激光粉末床熔合技術(shù)制造的管段和集成的熱管理系統(tǒng)示意


     盡管如此,3D打印過程也面臨多項技術(shù)難題,例如需要保持長電線與管結(jié)構(gòu)之間的電絕緣性。為此,開發(fā)了一種犧牲橋設(shè)計,它既保證了電絕緣,又可以在固化后輕松移除。激光粉末床熔合技術(shù)的精確度要求極高,因為它必須精確控制結(jié)構(gòu)與導(dǎo)線之間的間隙大小。間隙過小會導(dǎo)致材料過度熔合,而間隙過大則會影響熱量從導(dǎo)線向管內(nèi)傳遞。目前,這種設(shè)計和制造工藝已經(jīng)獲得了專利保護。
    對于未來的太空應(yīng)用,這些管段的結(jié)構(gòu)可以使用鋁材進一步減輕重量,或者采用其它材料,如玻璃陶瓷作為絕緣材料,或使用樹脂。集成電纜的優(yōu)勢使得3D打印管段為加熱領(lǐng)域的新應(yīng)用開辟了道路。Hervé Saudan表示,目前正在進行多個項目,但它們?nèi)蕴幱诒C軤顟B(tài)。


 

(責(zé)任編輯:admin)

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