Vilken potential har additiv tillverkning för specialtillverkade-komplexa-formvärmeplattor?

Kompromissa bearbetad optimering tryckt
En värmeplatta med komplicerade inre kylvätskekanaler görs ofta med borrning och fyllning av många raka hål för att skapa en sicksackbana som är mer av en kompromiss än en optimering. Additiv tillverkning har förmågan att göra plattan med släta, krökta kanaler som följer värmeflödesmönstren mer exakt, som artärer i ett organ, snarare än ett styvt borrat nätverk.

Detta drag återspeglar en betydande förändring i hur termiska verktyg är tänkta, genom att det är tillverkningsmetoderna som används för att matcha den termiska designens syfte, snarare än att ändra geometrin för att passa tillverkningsrestriktionerna.

Additiv tillverkning som underlättar för termisk designfrihet
Anpassad värmeplattateknik vid additiv tillverkning är ofta baserad på selektiv lasersmältning (SLM) eller riktad energideponering (DED). Additiv tillverkning tillverkar metallkomponenter lager för lager från pulver eller trådråvara. Bearbetning av material som aluminiumlegeringar och verktygsstål till helt täta strukturer med komplex inre geometri är möjlig.

I detta sammanhang kan värmeplattor konstrueras med:

Värmeelement konforma kanaler efter komplicerade ytformer

Termisk gradient-justerade, böjda invändiga kylkanaler

Integrerade sensorkanaler för inbyggda temperaturmätningar;

Interna strukturer optimerade för viktminskning med hjälp av galler eller topologi

Detta resulterar i en platta som inte längre är termiskt begränsad av begränsningarna med rätlinjefräsning.

Tänk på en platta där värmaren är gjuten för att passa runt ett komplext 3D-hålrum som en handske, applicera värme precis där det behövs och hålla termisk massa till ett minimum.

Styrning av geometri för förbättring av termisk prestanda
Additiv tillverkning gör att de inre kanalerna kan anpassas till de områden som kräver värme, vilket ger en mer enhetlig temperaturfördelning över plattans yta. De termiska dödzonerna som är vanliga i traditionellt borrade konstruktioner kan minimeras avsevärt.

Nyckeleffekter på prestanda är:

Optimerad placering av värmekällor för kortare-uppvärmningsperioder

Reducerad kyltid genom konforma vätskekanaler

Bättre homogenitet vid yttemperatur för processer med hög precision

Mindre totalmassa med inre gallerförstärkande strukturer

Dessa framsteg påverkar omedelbart cykeltid och energiekonomi vid termoformning, kompositpressning och precisionsformning.

Nuvarande adoption och restriktioner inom industrin
Metal additive manufacturing (SLM) har avancerat till den grad att den är kapabel att producera fullt täta funktionella komponenter. Men det finns fortfarande några praktiska begränsningar:

Värmebehandling efter-byggnad behövs för att lindra resterande stress

Tätningsytor och vätskepassager kräver ofta ytbehandling

Produktionskostnaden är fortfarande högre än vanlig bearbetning för enkla konstruktioner.

Trots dessa restriktioner används additiv teknologi för att bygga prototypplattor och produktionsutrustning med låg volym. "Förmågan att göra geometrier som du inte kan borra eller fräsa är en viktig drivkraft för användning i avancerade termiska system.

Konsekvenser för design och ingenjörsarbete
Additiv tillverkning förändrar plattans design från en tillverkningsdriven-process till en simuleringsdriven-process. I det digitala rummet kan du upprepa den interna kanalformen mycket snabbt innan du skriver ut den. Så termisk finita elementanalys blir nyckeln.

Detta tillåter:

Snabb prototypframställning av termiska profiler

För-optimering av värme- och kylbalansen

Integrering av multifunktionella egenskaper i en enda tryckt komponent

Resultatet är en bättre integration av termisk teknik och mekanisk design.

Abstrakt
Additiv tillverkning öppnar upp en ny dimension av frihet för konstruktionen av värmeplattor, vilket ger möjlighet att anpassa den termiska prestandan noggrant och möjliggör skapandet av komplicerade inre geometrier, som inte är möjliga med konventionell bearbetning.

I takt med att trycktekniken går framåt går termiska verktyg mer och mer mot digitalt designade, funktionsoptimerade-komponenter. Faktum är att bearbetningsskicklighet inte är det enda som definierar framtiden för värmeplattor. Additiv tillverkningsprocess möjliggör formning av termiska system med oöverträffad precision.