TruPrint 5000 Green Edition

En el marco del *proyecto I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology) coordinado por el CERN, se imprimió un cuadrupolo de alta frecuencia (RFQ) con la TruPrint 5000 Green Edition. El acelerador de partículas se ha fabricado de forma aditiva con cobre puro. Por lo general, el componente se fresa, se suelda y se somete a un tratamiento térmico en varios pasos complejos para garantizar una producción exenta de deformaciones.

*Este proyecto ha sido financiado por el programa Horizonte 2020 de la Unión Europea para la investigación e innovación mediante el acuerdo de subvención n.º 101004730.

La fabricación aditiva ofrece numerosas ventajas para los devanados de motores eléctricos: el diseño de las bobinas de cobre mejora, por lo que es posible un aumento del factor de relleno del cobre. Las barras de buses o carriles conductores pueden integrarse para conexiones reducidas. Al refrigerarse la carcasa, aumenta claramente la potencia eDrive.

El refrigerador de gas de la empresa Modell- und Formenbau Blasius Gerg se fabricó de forma aditiva con cobre puro. El gas caliente que fluye se enfría con agua dentro del intercambiador de calor; las estructuras TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) optimizan la eficiencia y la transferencia de calor.

En la bobina de levitación mostrada, se puede hacer levitar un cuerpo metálico y fundirlo en un campo electromagnético. La impresión 3D sin costuras del componente reduce los puntos de unión y soldadura para evitar fugas en el canal de refrigeración interior. En este proceso se aplican requisitos geométricos complejos para el espesor y la forma.

La conductibilidad térmica del refrigerador de transistor impreso con cobre puro es idéntica a la que se consigue con cobre convencional. Gracias a la geometría remodelada y optimizada para la fabricación aditiva se logra una potencia refrigeradora mejorada. Además, el nuevo diseño permite un montaje directo efectivo.

La TruPrint 5000 Green Edition permite la fabricación flexible y económica de refrigeradores fabricados con cobre puro de alta conductividad. Gracias a los canales de refrigeración internos cercanos al contorno, el componente cuenta con un sistema de refrigeración notablemente mejorado.

El canal de refrigeración interno del intercambiador de calor impreso con cobre puro tiene un punto de fijación muy plano y un ángulo de voladizo sostenido únicamente por la estructura. El diseño con estructuras más finas (0,5 mm), centrado en la reducción de masa, garantiza una buena relación superficie/peso. Las propiedades del material corresponden al Cu-ETP convencional sin necesidad de tratamiento térmico directamente desde la máquina.

La combinación de un diseño orientado a la fabricación aditiva para una construcción sin soportes y una geometría optimizada para la potencia refrigeradora, unido a la alta conductibilidad térmica del material, como ocurre con el cobre puro convencional, conduce a un aumento del rendimiento global del componente. Una pared muy fina (0,4 - 0,5 mm) en la zona de conexión del semiconductor también mejora la disipación del calor.

Los inductores de cobre suelen estar formados por varios segmentos doblados o fresados y soldados entre sí. Gracias a la impresión 3D a partir de cobre puro, ahora se pueden fabricar de una sola pieza sin juntas de soldadura ni otros puntos débiles. De este modo, dispondrá de una mayor libertad en el diseño para optimizar el grado de eficiencia del inductor y su consumo de energía.

Diseñado por: SMS Elotherm GmbH.

El intercambiador de calor de cobre puro ETP (CW004A) no solo tiene la misión de extraer el calor de un medio, también es un mezclador de líquidos con dos entradas separadas en la parte inferior, que se mezclan a través de varios canales finos (diámetro interno de 1 mm) en una salida en la parte superior de la pieza. El componente tiene una conductividad de 101 %IACS, una conductibilidad térmica de 394 W/(m*K) y una densidad de piezas del 99,9 %.