Hieta wykorzystuje metalową drukarkę 3D firmy Renishaw do wymiany ciepła od prototypowania do produkcji komercyjnej

Firma HiETA, założona w 2011 roku i posiadająca udogodnienia obejmujące cały proces opracowywania produktu AM, opracowuje metody AM metali do produkcji lekkich, złożonych struktur do zastosowań związanych z ogrzewaniem, takich jak komponenty silników spalinowych, turbosprężarki, rekuperatory i wymienniki ciepła dla ogniw paliwowych. Firma, która zarejestrowała niektóre patenty na trójwymiarowe drukowane wymienniki ciepła, współpracowała z Renishaw przy wielu okazjach, ostatnio na przedłużaczu mikroturbiny do samochodu elektrycznego.

Obecnie technologia Renishaw jest wykorzystywana do pomagania HiETA przechodzi od fazy prototypowania do komercyjnej produkcji metalowych trójwymiarowych wymienników ciepła.

"Przy prawie wszystkich naszych projektach staramy się o lekkie komponenty i rozwiązujemy problemy zarządzania ciepłem. Dzięki współpracy z firmą Renishaw wyprodukowaliśmy komponenty, które są zazwyczaj o około 40% lżejsze i mniejsze niż jakikolwiek inny odpowiednik dostępny na rynku "- powiedział Stephen Mellor, główny inżynier projektu w HiETA Technologies. "Jest to możliwe, ponieważ dzięki technologii Renishaw możemy zaprojektować i wyprodukować wiele nowatorskich i wysokowydajnych powierzchni zintegrowanych w jednym komponencie. Byłoby to bardzo trudne w przypadku konwencjonalnych metod. "

Produkty wymiany ciepła są zwykle wytwarzane z cienkich arkuszy materiału, które zostały ze sobą zespawane. Produkcja jest trudna i czasochłonna, ze względu na złożoną konstrukcję, a materiał spawalniczy sprawia, że ​​część jest cięższa.

Trwają badania nad wykorzystaniem druku 3D do produkcji wymienników ciepła, a HiETA chciała to potwierdzić technologia będzie w stanie stworzyć wymagane cienkie ściany, a następnie wykonać kompletny komponent. Ponadto firma chciała wykorzystać doświadczenie i wiedzę zdobytą podczas projektu, jak to ujął Renishaw, "przenieść proces od produkcji próbek i prototypów do produkcji o małej objętości."

Korzystanie System AM250 firmy Renishaw pracował nad stworzeniem danych i opracowaniem zestawów parametrów, aby z powodzeniem drukować w 3D cienkie, szczelne ściany z Inconelu o grubości do 150 mikronów. Produkowali próbki, używając różnych ustawień na AM250, w zakładzie Renishaw w Stone, a także w siedzibie HiETA's Bristol i Bath Science Park; próbki zostały następnie poddane obróbce cieplnej i scharakteryzowane. Firmy były w stanie potwierdzić parametry maszynowe dla struktur cienkościennych za pomocą tych próbek, które HiETAzawarta w przewodniku projektowym do wymiany ciepła w wymiennikach ciepła 3D wydrukowana za pomocą laserowego spieku złoża proszku. Po opracowaniu bezszczelinowej integralnej ściany, HiETA i Renishaw przeszły do ​​kompletnego, pełnowymiarowego urządzenia, które można zbudować "w rozsądnym czasie".

Razem z brytyjską Integrator pojazdów Delta Motorsports, obie firmy uczestniczyły w dwóch oddzielnych projektach budowlanych, z których pierwszy był prostopadłościennym wymiennikiem ciepła (rekuperatorem), który mógł być używany jako przedłużacz zasięgu elektrycznego pojazdu. Drugi projekt, rekuperator w kształcie pierścienia, miał na celu dostosowanie projektu części do jeszcze bardziej złożonych kształtów niż tradycyjny prostopadłościan, ponieważ może to pomóc obniżyć koszty, zwiększyć wydajność cyklu i wydajność produktu oraz zaoferować korzyści w zakresie pakowania. Pierścieniowy rekuperator, który jest bardziej kompaktowy dzięki zintegrowanym kolektorom, może faktycznie owijać inne komponenty.

Pierwszy udany komponent z nadrukiem 3D został zbudowany w ciągu 17 dni, a HiETA i Renishaw pracowały, aby zmniejszyć do osiemdziesięciu godzin, optymalizując parametry procesu i ulepszając zarówno oprogramowanie, jak i sprzęt. Zgodnie z testami, komponent, który osiągnął 30% niższą masę i objętość, spełnił wymagania dotyczące przenoszenia ciepła i spadku ciśnienia.

HiETA, oprócz optymalizacji sprzętu Renishaw do obsługi większych próbek, wykorzystał projekty do stworzyć proces ekstrakcji nadmiaru materiału proszkowego z rdzeni wymiennika ciepła, a uzyskane w wyniku projektu dane o przepływie płynu i danych termotransferowych zostały również uwzględnione w programach obliczeniowych dynamiki płynów (CFD) i programowaniu elementów skończonych (FEA) HiETA, które są używane do oceny potencjalnego działania nowych projektów elementów. Z kolei firma Renishaw wprowadziła ulepszenia w oprogramowaniu, aby utworzyć instrukcje dotyczące części i "ułatwić przetwarzanie dużych ilości danych, gdy kompletny rekuperator zostanie pokrojony na cienkie warstwy."

Z uwagi na swój sukces z AM250 firmy Renishaw HiETA zainwestowała w potężny system RenAM 500M, który pozwoli firmie na ekonomiczne wytwarzanie niewielkich ilości komercyjnych komponentów.

Mellor powiedział: "Obecnie produkujemy części do silników z prawdziwymi komercyjnymi aplikacjami i dla klientów o bardzo wymagających wymaganiach. Używamy technologii AM firmy Renishaw do produkcji bardzo złożonych części, które zapewniają wysoką wydajność po konkurencyjnych cenach. "