【壓縮機網(wǎng)】壓縮機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，通過實現(xiàn)更復(fù)雜的形狀，3D打印在實現(xiàn)帶輕量化結(jié)構(gòu)的壓縮機部件開辟了新的創(chuàng)新空間。

　　▲來源：艾默生

　　輕量化且高強度

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

 

　　3D打印-增材制造工藝不僅形成點陣結(jié)構(gòu)，而且還形成中空通道或流動路徑，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)的點陣結(jié)構(gòu)區(qū)分開（每個點陣晶格胞元都包括節(jié)點和橋結(jié)構(gòu)）。因此，孔可以隨機地遍及多孔材料中。

 

　　流體流動路徑可以被設(shè)計為多孔的，一種獲得足夠潤滑的方法是通過毛細(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)的多個孔可以包括彼此敞開的多個內(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地布置在整個通道中，同時相互連接并允許流體從中流過。

 

　　3D科學(xué)谷Review

 

　　點陣結(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、比強度等力學(xué)性能。傳統(tǒng)加工工藝很難制造點陣結(jié)構(gòu)，3D打印技術(shù)的快速發(fā)展使得點陣結(jié)構(gòu)的制造更加具有可行性。

 

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

 

　　保證剛性的情況下，通過點陣可以巧妙的實現(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)了集成點陣夾芯結(jié)構(gòu)的整體葉盤，研究人員開發(fā)了集成點陣結(jié)構(gòu)的整體葉盤的工藝鏈 – 從設(shè)計到增材制造，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)控機加工期間最小化振動。

 

　　點陣不僅帶來了輕量化，還帶來了更好的熱交換性能。

 

　　根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，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)動機部件的冷卻方案，包括在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機部件的壁內(nèi)部的點陣結(jié)構(gòu)。通過點陣結(jié)構(gòu)為燃?xì)鉁u輪發(fā)動機部件提供有效的局部對流冷卻，使得部件可以經(jīng)受通過核心流動路徑的熱燃燒氣體的高溫。UTC聯(lián)合技術(shù)所設(shè)計的點陣結(jié)構(gòu)可以適應(yīng)于任何給定的燃?xì)鉁u輪發(fā)動機部件或部件的某個部分的特定冷卻需求。換句話說，通過改變點陣結(jié)構(gòu)的設(shè)計和密度，可以調(diào)整以匹配外部熱負(fù)荷和局部壽命要求。

 

　　由于點陣的強大應(yīng)用潛力，國際上點陣的應(yīng)用正在走向智能化。

　　▲來源：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資助的專家團隊，成功地開發(fā)了智能增長的點陣晶格結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)幾乎自動生成，并考慮了材料和機器的特定屬性，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，將來也可以為自由形狀的幾何體提供智能的點陣結(jié)構(gòu)。

 

　　總之，3D打印-增材技術(shù)的運用帶來了許多優(yōu)點，3D打印使得設(shè)計的自由度提升，可以實現(xiàn)更加復(fù)雜的幾何形狀。并且，因為消耗的材料更少，從而保護環(huán)境并降低成本。此外，使用增材制造工藝可以更經(jīng)濟地開發(fā)和生產(chǎn)更小，更復(fù)雜的功能零件，同時減少污染。

來源：3D科學(xué)谷