3D打印

雷尼绍与HiETA合作开发金属3D打印解决方案

2025China.cn ? 2017年11月06日

  HiETA公司是一家专业的换热器制造厂商,在雷尼绍的帮助下,HiETA正在将金属增材制造 (AM) 技术的应用范围从原型制造扩展到商业化生产。

利用增材制造技术加工出的各种复杂零件

  主要业务为利用金属增材制造方法研制适用于各种散热系统的复杂、轻质的结构零件。该公司生产的零件包括用于微型燃气轮机的同流换热器、涡轮机和燃烧组件,以及用于高效能内燃机的组件等。

  挑战

  传统上,换热器产品通常都是由焊接在一起的薄板材料制成。设计的复杂性导致制造过程难度大且耗时较长,同时焊接工序所使用的焊料也会增加零件的整体重量。

  微型涡轮增程器项目MiTRE中的方形换热器

  在HiETA之前,业内对使用增材制造技术生产换热器的研究几乎为零。因此,第一个挑战是确认增材制造可以成功生产出壁厚足够薄且质量合乎标准的薄板,第二个挑战是生产出的完整组件具备传统换热器的复杂功能。第三个挑战是使用积累的知识和经验,将生产工艺从用于样品和原型制造过渡到适应小批量生产。

  解决方案

  起初,HiETA与雷尼绍密切合作,为生产厚度薄至150微米的铬镍铁合金密封薄板开发了成套的具体参数。两家在各自的AM250系统上使用各种设定参数来试制样品:然后,HiETA和雷尼绍对生产出的样品进行热处理并分析特征。利用测试结果确定了在增材制造机器上生产薄壁结构的最佳参数,且HiETA还针对由激光粉末床熔化技术制造的换热器的传热参数制定了设计指南。

  安装有HiETA MiTRE同流换热器的DeltaMotorsport微型涡轮

  在完成一体式密封壁板的制造之后,下一步骤便是过渡到制造完整的全尺寸换热器组件,并确保加工用时处在合理的水平。HiETA就此开展了两个项目,位于英国锡尔弗斯通的车辆系统集成商DeltaMotorsports也参与其中。第一个项目是用作电动汽车增程器的方形(同流)换热器。第二个项目是突破传统的方形换热器设计,制造形状更加复杂的换热器组件。换热器形状越复杂,工作性能和循环效率就越高,这将产生综合优势,并降低成本。针对这一项目选择的设计是可包覆其他组件的环形同流换热器,其中含有集成式歧管,可进一步精简系统整体尺寸。

  车门开启状态的Delta Motorsport增程式电动汽车

  结果

  合作的第一个成果,便是获得了如下两组参数:第一组为要成功加工薄板结构,需要针对增材制造设备设定的基本参数,第二组为要预测由雷尼绍设备生产的换热器的性能,制造商需要预先获取的参数。

  实验得到的热传输和流体数据已导入到HiETA使用的CFD以及有限元分析程序中。这些程序可初步评估新的组件设计将具备哪些预期性能,进而为设计方案能否满足客户需求提供理论佐证。

  同时,雷尼绍增强了软件功能,由于增材制造工艺需要将零件切成薄层并逐层加工,因此完整的换热器分层数据十分庞大,而新版软件可以更快地处理这些数据,并针对完整组件创建所需的加工说明。

  SLAMMiT(微型涡轮的选择性激光熔融)同流换热器

  SLAMMiT同流换热器的截面

  使用AM250系统第一次尝试制造完整产品时,加工时间需十七天。在改进了硬件和软件并优化工艺参数后,缩减至八十个小时。

  在几乎所有项目中,我们都在尝试减轻组件重量并解决热量管理问题,”Stephen Mellor解释道,“通过与雷尼绍开展合作,我们能够生产出重量和体积比市场上同类产品减小约40%的换热器组件,而使用传统方法则很难实现。

标签:3D打印 雷尼绍 我要反馈?
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