TruPrint 5000 Green Edition

In het kader van een door CERN gecoördineerd project I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology) werd met de TruPrint 5000 Green Edition een radiofrequentiequadrupole (RFQ) geprint. De deeltjesversneller is additief van zuiver koper geproduceerd. Normaal werd het component arbeidsintensief in verschillende stappen gefreest, gesoldeerd en hittebehandeld om een vervormingsvrije productie te garanderen.

* Dit project is gefinancierd door het onderzoeks- en innovatieprogramma Horizon 2020 van de Europese Unie onder subsidieovereenkomst nr. 101004730.

In de ontwikkeling van elektromotoren biedt additiv manufacturing tal van voordelen: het ontwerp van koperwikkelingen is verbeterd, zodat de kopervulfactor kan worden verhoogd. Busbars of stroomrails kunnen worden geïntegreerd voor minder verbindingen. Door de koeling van de behuizing verhoogt het eDrive-vermogen aanzienlijk.

De gaskoeler van model- en vormenbouw Blasius Gerg werd additief geproduceerd in zuiver koper. Het hete gas dat er doorheen gaat, wordt gekoeld door water in de warmtewisselaar, waarbij de TPMS-structuren (Triply Periodic Minimal Surface) de efficiëntie en warmteoverdracht optimaliseren.

In de getoonde levitatiespoel kan een metalen lichaam worden gemaakt om te zweven en te smelten in een elektromagnetisch veld. Het naadloze 3D-printen van het component vermindert de verbindings- en soldeerpunten en voorkomt daarmee lekken in het binnenste koelkanaal. Complexe geometrische eisen aan wanddikte en vormgeving kunnen worden gerealiseerd.

De warmtegeleidbaarheid van de met zuiver koper geprinte transistorkoeler is identiek aan die van conventioneel koper. De nieuw ontworpen, additief geoptimaliseerde geometrie verbetert de koelprestaties. Bovendien maakt het nieuwe ontwerp een effectieve directe montage mogelijk.

De TruPrint 5000 Green Edition maakt de flexibele, kostenefficiënte productie van koelers van zeer geleidend zuiver koper mogelijk. Dankzij interne koelkanalen die dicht bij de contour liggen, heeft het component een aanzienlijk verbeterde koeling.

Het binnenste koelkanaal van de met puur koper geprinte warmtewisselaar heeft een zeer vlak bevestigingspunt en een overhanghoek, die alleen door de structuur wordt vastgehouden. Het ontwerp, gericht op massavermindering, met de fijnste structuren (0,5 mm) garandeert een goede oppervlakte-gewichtsverhouding. De materiaaleigenschappen komen overeen met conventioneel koper-ETP zonder dat een warmtebehandeling buiten de machine direct nodig is.

De combinatie van een additive manufacturing-georienteerd ontwerp voor een steunvrije constructie en een geometrie die is geoptimaliseerd voor koelprestaties, gecombineerd met de hoge thermische geleidbaarheid van het materiaal zoals bij conventioneel puur koper, leidt tot een verhoging van de algehele prestaties van het component. Een zeer dunne wand (0,4 - 0,5 mm) naar het aansluitgebied van de halfgeleider verbetert ook de warmteafvoer.

Koperinductoren bestaan normaliter uit meerdere segmenten die gebogen of gefreest en aan elkaar gesoldeerd worden. Met behulp van 3D-printen uit puur koper kunnen deze nu in één stuk worden vervaardigd zonder solderen of andere zwakke punten. Zo profiteert u van een mate van ontwerpvrijheid om het spoelrendement en het energieverbruik ervan te optimaliseren.

Ontworpen door: SMS Elotherm GmbH.

De warmtewisselaar van puur koper-EPT (CW004A) heeft niet alleen de taak aan een medium warmte te onttrekken. Het is ook een vloeistofmixer met twee afzonderlijke inlaten aan de onderkant die via verschillende dunne kanalen (1 mm binnendiameter) worden gemengd in een uitlaat aan de bovenkant van het component. Het component heeft een elektrische geleidbaarheid van 101% IACS, 394 W/(m*K) thermische geleidbaarheid en een componentdichtheid van 99,9%.