3D打印微型燃气涡轮系统的并流换热器
魔猴君 行业资讯 2383天前
在英国TCT杂志25卷第二期杂志的封面上是一个如同越南下龙湾的礁石柱从水面升起一般的金属增材成型作品。大写的“金属增材并非孤岛”的字样可以说是雷尼绍对于完整产业链的真实独白。打印的部件指是由HiETA Technologies与Delta Motorsport合作设计和制造、用于微型燃气涡轮系统的并流换热器，被视为Innovate UK选择性激光制造轮机（SLaMMIT）项目的一部分，是一个成功运用增材制造（AM）典型案例。
微型涡轮轴増程发动机（MiTRE）（左），和长方形热交换器SLAMMiT同流换热器横截面（右）
HiETA Technologies成立于2011年，致力于在两个主要领域实施增材制造技术：热管理和轻量化。HiETA借助一系列雷尼绍设备来实现此目标，并在AM250之外新加入了RenAM 500M的设备。雷尼绍与HiETA之间的合作关系远非普通甲方乙方的关系；雷尼绍曾协助HiETA开发其产品流程和数据流，去年通过增加至24.9％的股权投资将对HiETA来深化其合作关系。
按照惯例，HiETA正在改进的热交换产品是由很薄的材料焊接制成的。复杂的设计使生产既麻烦又耗时，而冗余的焊料则增加了部件的整体重量。又复杂、又重、又费时费力？听起来是增材制造大显身手的机会。以前，很少有人研究增材在此类热交换器中制造金属薄膜的测试。第一项测试是能够制造仅150微米的不泄露的薄膜并采集数据。
雷尼绍和HiETA各自采用了不同的参数设置来生产样品，在各自的总部将样品热处理和定型，并确定在特定参数设定下的表征情况。这些结果使得公司能够在薄壁构建的问题上确定最佳参数，并使HiETA能够开发出流程手册，其中包含热交换器的金属3D打印中的传热参数。
HiETA的专业知识对汽车应用极具吸引力，尤其是需要利用热交换和轻量化来扩展电池使用的电动汽车。
Delta Motorsport成立于2005年，总部设在锡尔弗斯通，以高度自动化的工程解决方案，生产电动汽车而闻名于世，而当要改进他们的产品时他们也找到了HiETA。对于另一个Innovate UK项目，Delta和HiETA制造了一款长方形并流换热器，作为微型涡轮引擎（MiTRE）的一部分，这个引擎由英国工业大臣Nick Hurd于2016年在Millbrook的Cenex低碳车辆事件中揭幕。
Delta Motorsport电动汽车
Delta Motorsport的高级工程经理Scott Herring说道：“AM使我们能够将大量技术集成起来。长方形的并流换热器开发出来到现在已经有四年，这个产品的开发是解决电动汽车设计难问题的基石；使电动汽车能转载更小更智能的电池包，我们正在设计一款载有小电池组的电动汽车，虽然在行驶里程上尚有局限，但已经能载你完成1-2次短途旅程”
了解增材制造换热器的可行性后，Hieta和Delta Motorsport便引进了雷尼绍技术，该换热器的前盖板，使用增材制造看上去使组件设计变得更加复杂。环形的设计构造使得换热器能包裹在其他部件上并配置歧管，以创建更加紧凑的总成系统。
汽车热交换器通过增材制造的方式来提升性能的市场机会是巨大的。研究与市场报告显示汽车热交换器是个全球市场价值超过120亿美金的市场，而且年复合增长率（CAGR）在6％左右，到2020年将达到180亿美元。
热交换器的技术发展在过去20年里几乎可以说是停滞状态，由于传统的、减材制造方法对加工带来很多限制。随着粉末床选择性金属熔化技术的发展，我们知道金属增材制造在随形冷却模具领域的应用是十分具有潜力的，与随形冷却模具的道理类似，通过增材制造的方式生产的热交换器不但减少了重量，同时提高了热交换接触效率，提升了热交换器的整体性能。
装配HiETA的MiTRE的Delta Motorsport汽车发动机
由于几何形状的高度自由度，增材制造技术带来更高的表面积密度效率，良好的热交换和流体通路可以实现泵气损失和热交换之间的一个很好的妥协。
在热交换器领域，除了案例的HiETA,还有另外一家公司Conflux，专门致力于新一代热交换器的开发工作。”Doing more with less”,Conflux认为通过增材制造的方式制造的热交换器直接带来了许多好处，包括更高的热交换效率，更有效的减少重量，减少液滴的压力泄露风险，以及更高的系统效率。
相信以后3D打印在汽车领域的应用将超越原型，增材制造不仅仅适合汽车领域的原型和设计认证，其潜力的制约性在于我们自身思路的限制，而不是增材制造技术本身。
来源：中国3D打印网
