تولید افزودنی برای صفحات گرمایشی شکل سفارشی{{0}ساخت، پیچیده- چه پتانسیلی دارد؟

بهینه سازی ماشینکاری شده به خطر بیفتد
صفحه گرمایش با کانال‌های خنک‌کننده داخلی پیچیده اغلب با حفاری و پر کردن بسیاری از سوراخ‌های مستقیم برای ایجاد یک مسیر زیگزاگی ساخته می‌شود که بیشتر یک سازش است تا بهینه‌سازی. ساخت افزودنی این توانایی را دارد که صفحه را با کانال‌های صاف و منحنی بسازد که الگوهای جریان گرما را با دقت بیشتری دنبال می‌کنند، مانند شریان‌های یک اندام، به جای یک شبکه حفاری سفت و سخت.

این حرکت منعکس کننده تغییر قابل توجهی در نحوه تفکر ابزار حرارتی است، به این معنا که این روش‌های تولید هستند که برای مطابقت با هدف طراحی حرارتی به کار می‌روند، نه تغییر هندسه برای تناسب با محدودیت‌های تولید.

ساخت افزودنی به عنوان یک تسهیل کننده برای آزادی طراحی حرارتی
تکنیک صفحه گرمایش سفارشی در تولید افزودنی اغلب بر اساس ذوب لیزری انتخابی (SLM) یا رسوب انرژی هدایت شده (DED) است. ساخت افزودنی اجزای فلزی را لایه به لایه از پودر یا مواد اولیه سیم تولید می کند. پردازش موادی مانند آلیاژهای آلومینیوم و فولادهای ابزار به ساختارهای کاملاً متراکم با هندسه داخلی پیچیده امکان پذیر است.

در این زمینه صفحات گرمایشی را می توان با موارد زیر ساخت:

کانال های منسجم المنت گرمایی به دنبال اشکال سطحی پیچیده

شیب حرارتی-تراز و منحنی کانال های خنک کننده داخلی

کانال های حسگر یکپارچه برای اندازه گیری دمای تعبیه شده؛

ساختارهای داخلی برای کاهش وزن با استفاده از شبکه یا توپولوژی بهینه شده اند

این منجر به صفحه ای می شود که دیگر از نظر حرارتی توسط محدودیت های فرز خط مستقیم محدود نمی شود.

صفحه ای را در نظر بگیرید که در آن بخاری به گونه ای شکل می گیرد که در اطراف یک حفره سه بعدی پیچیده مانند یک دستکش قرار می گیرد، گرما را دقیقاً در جایی که لازم است اعمال می کند و جرم حرارتی را به حداقل می رساند.

کنترل هندسه برای افزایش عملکرد حرارتی
ساخت افزودنی اجازه می دهد تا کانال های داخلی با مناطق مورد نیاز گرما مطابقت داده شود و توزیع دمای یکنواخت تری را در سطح صفحه فراهم می کند. مناطق مرده حرارتی معمول در طرح‌های حفاری سنتی را می‌توان تا حد زیادی به حداقل رساند.

اثرات کلیدی بر عملکرد عبارتند از:

موقعیت بهینه منابع گرما برای دوره‌های گرمایش{0} کوتاه‌تر

کاهش زمان خنک سازی توسط کانال های سیال منسجم

همگن دمای سطح بهتر برای فرآیندهای با دقت بالا

جرم کلی کمتر با ساختارهای تقویت کننده شبکه داخلی

این پیشرفت‌ها بلافاصله بر زمان چرخه و صرفه‌جویی انرژی در کاربردهای ترموفرمینگ، پرس کامپوزیت و شکل‌دهی دقیق تأثیر می‌گذارند.

پذیرش و محدودیت های فعلی در صنعت
تولید افزودنی های فلزی (SLM) تا حدی پیشرفت کرده است که قادر به تولید اجزای عملکردی کاملا متراکم است. اما هنوز محدودیت های عملی وجود دارد:

برای کاهش استرس پسماند، عملیات حرارتی{0}}بنای ساختمان مورد نیاز است

سطوح آب بندی و گذرگاه های سیال اغلب نیاز به تکمیل سطح دارند

هزینه تولید هنوز بیشتر از ماشینکاری معمولی برای طرح های ساده است.

با وجود این محدودیت‌ها، فناوری‌های افزودنی برای ساخت نمونه‌های اولیه و تجهیزات تولید با حجم کم استفاده می‌شوند. "توانایی ساختن هندسه هایی که نمی توانید آنها را سوراخ کنید یا آسیاب کنید، یک محرک کلیدی برای پذیرش در سیستم های حرارتی پیشرفته است.

مفاهیم برای طراحی و گردش کار مهندسی
تولید افزودنی، طراحی صفحه را از یک فرآیند تولید-به یک فرآیند هدایت‌شده{1}}شبیه‌سازی تغییر می‌دهد. در فضای دیجیتال می‌توانید شکل کانال داخلی را قبل از چاپ خیلی سریع تکرار کنید. بنابراین تجزیه و تحلیل المان محدود حرارتی کلیدی می شود.

این اجازه می دهد:

نمونه سازی سریع پروفیل های حرارتی

بهینه سازی تعادل گرمایش و سرمایش قبل از تولید

ادغام خواص چند منظوره در یک جزء چاپی واحد

نتیجه ادغام دقیق تر مهندسی حرارتی و طراحی مکانیکی است.

چکیده
تولید افزودنی بعد جدیدی از آزادی را برای طراحی صفحات گرمایشی باز می کند و فرصتی برای تطبیق عملکرد حرارتی به طور دقیق فراهم می کند و امکان ایجاد هندسه های داخلی پیچیده را فراهم می کند که با ماشینکاری معمولی امکان پذیر نیست.

همانطور که فناوری های چاپ در حال پیشرفت هستند، ابزارهای حرارتی بیشتر و بیشتر به سمت اجزای طراحی شده دیجیتالی-بهینه شده حرکت می کنند. در واقع، مهارت ماشینکاری تنها چیزی نیست که آینده صفحات گرمایشی را تعیین می کند. فرآیندهای تولید افزودنی امکان شکل دادن به سیستم های حرارتی را با دقت بی سابقه ای می دهد.