پیچیدہ حرارت کے تبادلے کے ڈھانچے تیار کرنے کے لئے میٹل پرنٹنگ ٹکنالوجی کا استعمال کیسے کریں؟

1. تکنیکی اصول روایتی مینوفیکچرنگ کی ہندسی حدود سے گزر رہا ہے
دھات 3D پرنٹنگدھات کے پاؤڈر یا تار کی پرتیں بنا کر حصے بناتے ہیں۔ اس کا بنیادی فائدہ یہ ہے کہ یہ پیچیدہ داخلہ چینلز ، پتلی - دیواروں کے ڈھانچے ، اور ٹوپولوجی کی اصلاح کے ڈیزائن بنا سکتا ہے جو دوسرے طریقے نہیں کرسکتے ہیں۔ مثال کے طور پر ، جیہوا لیبارٹری میں اضافی مینوفیکچرنگ ٹیم نے طیارے کے فیول آئل ہیٹ ایکسچینجر (ایف سی او سی) کو بنانے کے لئے سلیکٹیو لیزر پگھلنے (ایس ایل ایم) ٹکنالوجی کا استعمال کیا جو گرمی کی منتقلی میں 80 فیصد زیادہ موثر ہے اور دباؤ کھونے کا امکان 52 فیصد کم ہے۔ اس ڈھانچے میں سرپل مائکرو چینلز اور مدد کے لئے بایومیومیٹک جعلی ہیں۔ روایتی بریزنگ یا بازی بانڈنگ کا استعمال کرتے ہوئے ایک بار پھر اس طرح کے ڈیزائن بنانا مشکل ہے کیونکہ وہ پتلی - دیوار والے حصے نہیں بنا سکتے جو 0.3 ملی میٹر سے کم موٹی ہیں۔
ابھی پیچیدہ ہیٹ ایکسچینجر بنانے کا سب سے عام طریقہ پاؤڈر بیڈ پگھلنے (پی بی ایف) ٹکنالوجی کے ساتھ ہے ، جس میں ایس ایل ایم اور الیکٹران بیم پگھلنے (ای بی ایم) شامل ہیں۔ مثال کے طور پر ، IN718 نکل - پر مبنی ایلائی ہیٹ ایکسچینجر کور ای پی - M300 آلات کے ساتھ طباعت شدہ "ویرانی" پروجیکٹ کے لئے ، تیمسٹ اور چائنا یجیا 3D کے مابین باہمی تعاون کے بغیر ، بغیر کسی لیک کے بنایا گیا تھا۔ پنکھ 0.15 ملی میٹر موٹی اور دیواریں 0.5 ملی میٹر موٹی تھیں۔ یہ ممکن تھا کہ ای بی ایم ٹکنالوجی کا شکریہ ، جس نے روایتی بریزنگ کے عمل کو کئی ہفتوں سے لے کر 130 گھنٹوں تک کم کیا اور مادی استعمال کو 45 ٪ سے بڑھا کر 82 ٪ کردیا۔
2. ڈیزائن کی اصلاح: ڈیٹا - کی بنیاد پر تجربہ - پر مبنی
پیچیدہ حرارت کے تبادلے کے نظام کو ڈیزائن کرتے وقت ، آپ کو یہ سوچنے کی ضرورت ہے کہ وہ تھرموڈینیامک انداز میں کیسے کام کریں گے ، ان کے ذریعے سیال کیسے حرکت کریں گے ، اور وہ کتنے مضبوط ہوں گے۔ روایتی ڈیزائن کے طریقے بہترین حل تلاش کرنے کے لئے تجرباتی فارمولے اور آزمائشی اور غلطی کا استعمال کرتے ہیں۔ دوسری طرف میٹل تھری ڈی پرنٹنگ ٹکنالوجی ، ڈیزائن کی جگہ کو بہت حد تک بڑھانے کے لئے ٹوپولوجی آپٹیمائزیشن اور جنریٹو ڈیزائن کا استعمال کرتی ہے۔
ٹوپولوجی کو بہتر بنانے کے لئے ٹکنالوجی
مثال کے طور پر ، OQTON 3DXPERT سافٹ ویئر میں ایک ملٹی - فزکس فیلڈ تخروپن ماڈیول ہے جو گرمی کے بہاؤ کی کثافت ، دباؤ میں کمی ، اور ساختی تناؤ جیسے عوامل پر منحصر ہے۔ مثال کے طور پر ، جب کسی ڈیٹا سینٹر کے لئے مائع سرد ہیٹ ایکسچینجر کو ڈیزائن کرتے ہو تو ، پروگرام نے چینل زاویہ (15 ڈگری سے 45 ڈگری) اور جعلی ستون قطر (0.2 سے 0.8 ملی میٹر) کو تبدیل کرکے گرمی کے تبادلے کو 35 ٪ اور وزن کا ہلکا 2 28 فیصد تک موثر بنا دیا۔
جالی کی تعمیر جو فطرت کی نقل کرتی ہے
فطرت میں ہنی کامب ڈھانچہ اور عروقی نیٹ ورک ہیٹ ایکسچینجر بنانے کے طریقوں کے لئے آئیڈیا دیتا ہے۔ اضافی تجزیات کا تانبے کا مرکب ریڈی ایٹر آکٹہیڈرل جعلی اکائیوں کا استعمال کرتا ہے اور یونٹ کی کثافت (5 ٪ سے 30 ٪ porosity) کو تبدیل کرکے تھرمل چالکتا اور ساختی طاقت کے مابین متحرک توازن حاصل کرتا ہے۔ تجرباتی اعداد و شمار کے مطابق ، یہ ڈیزائن سطح کے علاقے کو 2.3 گنا بڑھاتا ہے اور گرمی کی مزاحمت کو اسی حجم کے ساتھ معیاری جرمانہ ڈیزائنوں میں 1/5 تک کم کرتا ہے۔
مائکرو چینل اور افراتفری کی نقل و حرکت کا ڈیزائن
مائکرو چینل ٹکنالوجی سیال چینلز کو چھوٹا (1 ملی میٹر سے بھی کم) بنا کر گرمی کی منتقلی کے علاقے کو بڑا بناتی ہے۔ افراتفری سے متعلق کنویکشن ڈیزائن چینلز کو ناہموار طریقے سے ترتیب دے کر سیال کو زیادہ ہنگامہ خیز بنا دیتا ہے۔ مثال کے طور پر ، کنفلوکس کے سی پی ایس سسٹم ہیٹ ایکسچینجر کے پاس مائکرو چینلز ہیں جو مستقل بنیاد پر (0.1 سے 0.5 ملی میٹر تک چینل کی چوڑائی کے ساتھ) میں توسیع اور معاہدہ کرتے ہیں ، جس سے نوسلٹ نمبر (NU) 40 ٪ اضافہ ہوتا ہے اور دباؤ کی کمی کو صرف 12 ٪ تک کم کرتا ہے۔
3. مواد کا انتخاب: کارکردگی اور عمل دونوں کو اچھی طرح سے کام کرنا چاہئے۔
Materials used in complex heat exchange structures must meet tight standards, such as having a high thermal conductivity (>100 W/M · K) ، سنکنرن کے خلاف مزاحم ہے ، اور 3D پرنٹنگ میں استعمال ہونے کے قابل ہے۔ ابھی سب سے عام مادی نظام یہ ہیں:
ایلومینیم کھوٹ ، جیسے ALSI10MG
اس کا کم وزن (2.7 گرام/سینٹی میٹر) اور اعتدال پسند تھرمل چالکتا (180 ڈبلیو/ایم · K) جدید توانائی کی گاڑیوں کی بیٹریوں کے لئے اسے کولنگ کا بہترین نظام بناتا ہے۔ پلاٹینم BLT - S1500 مشین ایک ایلومینیم کھوٹ ہیٹ ایکسچینجر پرنٹ کرتی ہے جو اس کی داخلی جالی کی ساخت کی وجہ سے 40 ٪ ہلکا ہے۔ ٹی 6 گرمی کے علاج کے بعد اس کی پیداوار کی طاقت 280 ایم پی اے بھی ہے۔
تانبے کے مرکب ، جیسے CUCRZR اور CUNI2SICR ، بہت زیادہ تھرمل چالکتا (401 W/M · K) رکھتے ہیں ، لیکن وہ ایس ایل ایم کے عمل میں اچھی طرح سے کام نہیں کرتے ہیں کیونکہ وہ روشنی کی اتنی اچھی طرح سے عکاسی کرتے ہیں (لیزر جذب کی شرح<5%). The Markforged Metal X system has used the "copper plastic composite wire+degreasing sintering" technology to print copper parts with a purity of over 99.8%. These parts have a thermal conductivity of 380 W/m · K, which makes them good for heat dissipation modules in 5G base stations. CuCrZr alloy is now the most used material for rocket engine cooling channels since it absorbs laser light 18% more quickly.
نکل - پر مبنی اعلی - درجہ حرارت مرکب ، جیسے in718
ایرو اسپیس فیلڈ میں ، IN718 اس کی اعلی طاقت (σ B> 1100MPA) اور 650 ڈگری پر آکسیکرن مزاحمت کی وجہ سے گرم اختتامی اجزاء کے لئے بنیادی مواد بن گیا ہے۔ ایوی ایشن انجنوں کے سخت معیارات کو پورا کرنے کے لئے ای بی ایم عمل پیرامیٹرز (1200 ملی میٹر/سیکنڈ کی اسکیننگ کی رفتار اور 50 μ میٹر کی پرت کی موٹائی) کو ٹیوننگ کرتے ہوئے تیمیستھ نے IN718 ہیٹ ایکسچینجر کی کریک ریٹ کو 12 ٪ سے 0.3 ٪ تک کم کردیا ہے۔
4. عمل پر عمل درآمد: پرنٹنگ سے لے کر پوسٹ - پروسیسنگ تک ، پورے عمل پر مکمل کنٹرول
تین اہم تکنیکی پریشانیوں کی وجہ سے دھات 3D پرنٹنگ کے ساتھ نفیس حرارت کے تبادلے کے ڈھانچے بنانا مشکل ہے: معاون ڈھانچے بنانا ، بقایا تناؤ کو کنٹرول کرنا ، اور سطح کے معیار کو بہتر بنانا۔
سمارٹ سپورٹ کرنے کے لئے الگورتھم
روایتی سپورٹ سسٹم کو ہاتھ سے ڈیزائن کرنا آسانی سے پتلی - دیواروں کی خرابی کا سبب بن سکتا ہے۔ اوکٹن 3DXPERT پروگرام ایک مشین لرننگ پر مبنی سپورٹ آپٹیمائزیشن تکنیک کا اطلاق کرتا ہے ، جو خود بخود ایک درخت کی طرح سپورٹ ڈھانچہ بنا سکتا ہے ، معاونت کے مواد کی مقدار کو 60 ٪ سے کم سے کم کرسکتا ہے ، اور مقامی انکرپشن ڈیزائن کا استعمال کرتے ہوئے 0.05 ملی میٹر کے اندر پتلی- دیواروں کی خرابی کو منظم کرسکتا ہے۔
بقایا تناؤ کو کنٹرول کرنے کے لئے ٹکنالوجی
ریپڈ لیزر پگھلنے سے درجہ حرارت کا میلان پیدا ہوسکتا ہے جو آسانی سے تہوں کو توڑ سکتا ہے۔ ایس ایل ایم سلوشنز "" سبسٹریٹ پری ہیٹنگ+اسکیننگ اسٹریٹیجی آپٹیمائزیشن "ٹکنالوجی IN718 ہیٹ ایکسچینجر کے بقایا تناؤ کو 55 ٪ اور اس کی شگاف کی شرح کو 200 ڈگری سے پہلے سے گرم کرکے اور چیکر بورڈ اسکیننگ راہ پر کام کرکے 0.1 فیصد کم کردیتی ہے۔
سطح کے معیار کو بہتر بنانے کے لئے عمل
تھری ڈی پرنٹنگ کی سطح کی کھردری (6 μ m سے زیادہ یا اس کے برابر) گرمی کے تبادلے میں اسے بہت کم موثر بنائے گی۔ جیزان ٹکنالوجی کا "کیمیکل پالش+الیکٹرو کیمیکل مشینی" عمل ایلومینیم کھوٹ کے ہیٹ ایکسچینجرز کی سطحوں کو کم کچا (RA0.4 μ m تک) بنا سکتا ہے اور مائکرو اسٹرکچر اینچنگ کے ذریعہ 15 ٪ مزید سطح کے رقبے کو شامل کرسکتا ہے۔ اس سے گرمی کی منتقلی کی کارکردگی میں مجموعی طور پر 22 ٪ بہتری آتی ہے۔
5. صنعتی استعمال: لیب سے بڑی - پیمانے کی پیداوار میں جانا
میٹل تھری ڈی پرنٹنگ ہیٹ ایکسچینج ٹکنالوجی نے متعدد اعلی - ویلیو - شامل فیلڈز میں بڑی پیشرفت کی ہے:
ایرو اسپیس کا فیلڈ
لیپ انجنوں کے لئے سافران گروپ کے ذریعہ تیار کردہ تھری ڈی پرنٹ شدہ آئل کولر گرمی کے تبادلے کی سطح کو 40 ٪ تک بڑھاتا ہے اور بایومیومیٹک ویسکولر نیٹ ورک ڈیزائن کے ذریعہ وزن میں 30 ٪ کی بچت کرتا ہے ، اور ای بی ایم ٹکنالوجی کے ذریعہ ہر سال 2000 یونٹوں کی بڑی پیداوار حاصل کرتا ہے۔
جب بات نئی توانائی کی کاروں کی ہو
NIO کی 3D - طباعت شدہ بیٹری کولنگ پلیٹ میں اس کے اندر چھوٹے چھوٹے چینلز ہیں جو درجہ حرارت کو 1 ڈگری کے نیچے رکھتے ہیں۔ اس سے بیٹری معیاری اسٹیمپنگ اور ویلڈنگ کے طریقوں سے 15 فیصد لمبی ہوجاتی ہے اور 12 ماہ سے 4 ماہ تک ترقیاتی وقت کو کم کردیتی ہے۔
الیکٹرانک حرارت کی کھپت کا فیلڈ
انٹیل کا تھری ڈی پرنٹ شدہ تانبے کی حرارت سنک ایک فریکٹل درخت - جیسے مائکرو چینل ڈیزائن کا استعمال کرتی ہے تاکہ CHIP کے درجہ حرارت کو 85 ڈگری سے نیچے رکھنے کے لئے 100W/CM² کی گرمی کے بہاؤ کثافت پر۔ یہ معیاری گرمی کے پائپ سسٹم کے مقابلے میں کولنگ میں 40 ٪ زیادہ موثر بناتا ہے۔