【壓縮機(jī)網(wǎng)】壓縮機(jī)可用于加熱和冷卻系統(tǒng)或其他工作流體循環(huán)系統(tǒng)中，高效且可靠的壓縮機(jī)系統(tǒng)能夠有效且高效地提供冷卻或加熱效果。

 

　　更穩(wěn)定，更高效，通過(guò)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的形狀，3D打印在實(shí)現(xiàn)帶輕量化結(jié)構(gòu)的壓縮機(jī)部件開辟了新的創(chuàng)新空間。

　　▲來(lái)源：艾默生

　　輕量化且高強(qiáng)度

　　根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，艾默生將3D打印應(yīng)用于高強(qiáng)度的壓縮機(jī)部件制造。輕質(zhì)、高強(qiáng)度的壓縮機(jī)部件的主體部分帶有點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的內(nèi)部區(qū)域，點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)由3D打印實(shí)現(xiàn)，主體部分還通過(guò)3D打印實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部流體輸送通道，該流體輸送通道用于允許潤(rùn)滑油流過(guò)壓縮機(jī)部件的主體部分。

 

　　3D打印-增材制造工藝不僅形成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而且還形成中空通道或流動(dòng)路徑，包括那些具有復(fù)雜曲折路徑的內(nèi)部區(qū)域。

 

　　此外，3D打印-增材制造工藝能夠在壓縮機(jī)部件的預(yù)定區(qū)域中形成固體材料的多孔區(qū)域。這樣的多孔區(qū)域可以類似于泡沫材料，并且可以與具有重復(fù)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)區(qū)分開（每個(gè)點(diǎn)陣晶格胞元都包括節(jié)點(diǎn)和橋結(jié)構(gòu)）。因此，孔可以隨機(jī)地遍及多孔材料中。

 

　　流體流動(dòng)路徑可以被設(shè)計(jì)為多孔的，一種獲得足夠潤(rùn)滑的方法是通過(guò)毛細(xì)作用。多孔材料可具有大于約1％至小于或等于約99％的孔隙率，流動(dòng)通道可以是高度多孔的，例如，具有大于約50％至小于或等于約99％的孔隙率。

 

　　多孔區(qū)域內(nèi)的多個(gè)孔可以包括彼此敞開的多個(gè)內(nèi)部孔和外部孔，并形成從入口延伸至出口的連續(xù)的流路或通道。孔是指各種尺寸的孔，包括所謂的“大孔”（直徑大于50nm的孔），“中孔”（直徑在2nm至50nm之間的孔）。）和“微孔”（直徑小于2 nm的孔），其中孔徑是指平均值或中值，包括內(nèi)部和外部孔徑大小。

 

　　3D打印使得孔可以被隨機(jī)地布置在整個(gè)通道中，同時(shí)相互連接并允許流體從中流過(guò)。

 

　　3D科學(xué)谷Review

 

　　點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)作為一種新型的輕量化結(jié)構(gòu)，具有良好的比剛度、比強(qiáng)度等力學(xué)性能。傳統(tǒng)加工工藝很難制造點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，3D打印技術(shù)的快速發(fā)展使得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的制造更加具有可行性。

 

　　3D科學(xué)谷的谷.專欄《 增材制造點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在壓力容器優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》一文曾經(jīng)列舉了面向增材制造的點(diǎn)陣加筋一體化壓力容器的設(shè)計(jì)與分析案例，仿真技術(shù)作為正向設(shè)計(jì)體系中的核心技術(shù)，以產(chǎn)品性能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)為導(dǎo)向，可以快速、高效地解決設(shè)計(jì)各個(gè)環(huán)節(jié)中的工程難點(diǎn)問(wèn)題，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

 

　　保證剛性的情況下，通過(guò)點(diǎn)陣可以巧妙的實(shí)現(xiàn)輕量化。

 

　　這方面，亞琛增材制造中心(ACAM)的研發(fā)成員Fraunhofer開發(fā)了集成點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的整體葉盤，研究人員開發(fā)了集成點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的整體葉盤的工藝鏈 – 從設(shè)計(jì)到增材制造，熱處理，數(shù)控銑削精加工后處理，再到質(zhì)量保證。有趣的是所采用的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)在組裝期間可以支撐薄壁結(jié)構(gòu)，并且可以在后處理數(shù)控機(jī)加工期間最小化振動(dòng)。

 

　　點(diǎn)陣不僅帶來(lái)了輕量化，還帶來(lái)了更好的熱交換性能。

 

　　根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)研究，UTC聯(lián)合技術(shù)將3D打印技術(shù)應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的冷卻方案，包括在燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件的壁內(nèi)部的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。通過(guò)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)為燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件提供有效的局部對(duì)流冷卻，使得部件可以經(jīng)受通過(guò)核心流動(dòng)路徑的熱燃燒氣體的高溫。UTC聯(lián)合技術(shù)所設(shè)計(jì)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)于任何給定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件或部件的某個(gè)部分的特定冷卻需求。換句話說(shuō)，通過(guò)改變點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和密度，可以調(diào)整以匹配外部熱負(fù)荷和局部壽命要求。

 

　　由于點(diǎn)陣的強(qiáng)大應(yīng)用潛力，國(guó)際上點(diǎn)陣的應(yīng)用正在走向智能化。

　　▲來(lái)源：ACAM-亞琛增材制造中心

　　ACAM-亞琛增材制造中心的研發(fā)成員Fraunhofer弗勞恩霍夫激光技術(shù)ILT，ACAM-亞琛增材制造中心的研發(fā)成員Fraunhofer弗勞恩霍夫工業(yè)技術(shù)研究所IPT以及EXAPT Systemtechnik公司和ModuleWorks公司組成了由BMBF資助的專家團(tuán)隊(duì)，成功地開發(fā)了智能增長(zhǎng)的點(diǎn)陣晶格結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)幾乎自動(dòng)生成，并考慮了材料和機(jī)器的特定屬性，負(fù)載類型和生產(chǎn)限制。

 

　　該方法的關(guān)鍵是一種算法，該算法允許晶格結(jié)構(gòu)不遵循規(guī)則的模式，而是采取任何可自由定義的形狀，并分別適應(yīng)組件體積的外殼。使用這種算法，將來(lái)也可以為自由形狀的幾何體提供智能的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。

 

　　總之，3D打印-增材技術(shù)的運(yùn)用帶來(lái)了許多優(yōu)點(diǎn)，3D打印使得設(shè)計(jì)的自由度提升，可以實(shí)現(xiàn)更加復(fù)雜的幾何形狀。并且，因?yàn)橄牡牟牧细伲瑥亩Ｗo(hù)環(huán)境并降低成本。此外，使用增材制造工藝可以更經(jīng)濟(jì)地開發(fā)和生產(chǎn)更小，更復(fù)雜的功能零件，同時(shí)減少污染。

來(lái)源：3D科學(xué)谷