Sorotan Aplikasi:Pencetakan 3D untuk Penukar Panas
[Kredit gambar:Teknologi Conflux]
Rentang aplikasi industri untuk pencetakan 3D berkembang pesat.
Namun, terlepas dari pertumbuhan ini, masih ada banyak kesenjangan dalam pemahaman tentang kemampuan sebenarnya dari pencetakan 3D. Mendukung fakta ini adalah laporan State of the 3D Printing Industry Survey 2019 terbaru dari AMFG, yang menemukan bahwa kurangnya pengetahuan tentang pencetakan 3D tetap menjadi salah satu tantangan terbesar bagi penyedia layanan pencetakan 3D saat ini.
Untuk menjelaskan bagaimana pencetakan 3D digunakan dalam aplikasi industri saat ini, kami meluncurkan seri Aplikasi Spotlight mingguan. Dalam seri ini, kita akan melihat penggunaan pencetakan 3D untuk aplikasi tertentu, dan menyelami manfaat dan contoh utama.
Pembukaan seri kami minggu ini adalah pencetakan 3D untuk penukar panas. Teknologi ini menawarkan sejumlah manfaat bagi produsen yang ingin mengoptimalkan desain penukar panas. Diantaranya bobot yang lebih ringan, ukuran yang lebih kecil dan performa yang superior.
Namun sebelum menggali manfaat lebih detail, mari kita lihat dulu apa itu heat exchanger, dan mengapa aplikasi ini sangat cocok untuk pencetakan 3D.
Lihat aplikasi lain yang tercakup dalam seri ini:
Pencetakan 3D untuk Bearing
Pencetakan 3D untuk Pembuatan Sepeda
Pencetakan 3D untuk Kedokteran Gigi Digital &Pembuatan Aligner Bening
Pencetakan 3D untuk Implan Medis
Roket Cetak 3D dan Masa Depan Manufaktur Pesawat Luar Angkasa
Pencetakan 3D untuk Pembuatan Alas Kaki
Pencetakan 3D untuk Komponen Elektronik
Pencetakan 3D di Industri Kereta Api
Kacamata Cetak 3D
Pencetakan 3D untuk Produksi Bagian Akhir
Pencetakan 3D untuk Bracket
Pencetakan 3D untuk Suku Cadang Turbin
Bagaimana Pencetakan 3D Memungkinkan Komponen Hidraulik Berperforma Lebih Baik
Bagaimana Pencetakan 3D Mendukung Inovasi di Industri Tenaga Nuklir
Apa itu penukar panas?
Penukar panas digunakan untuk pengaturan suhu dan merupakan salah satu peralatan industri yang paling penting. Penukar panas memungkinkan panas dari satu fluida mengalir ke fluida lain dengan tujuan utama memanaskan elemen atau mendinginkannya.
Dalam sektor industri, fungsi pendinginan lebih sering digunakan untuk mencegah peralatan dari panas berlebih .
Penukar panas memiliki jangkauan aplikasi yang sangat luas. Mesin di mobil, kapal, dan pesawat semuanya menggunakan penukar panas untuk bekerja lebih efisien. Komponen dalam AC dan sistem pendingin seperti lemari es juga memerlukan penukar panas.
Karena aplikasi yang sangat fleksibel, desain penukar panas dapat sangat bervariasi. Mayoritas penukar panas yang dibuat secara konvensional memiliki desain koil atau pelat.
Dalam bentuknya yang paling sederhana, penukar panas kumparan menggunakan satu atau lebih tabung melingkar, memisahkan dua cairan:satu mengalir di dalam tabung dan yang lain mengalir di luar.
Penukar panas pelat menggunakan pelat logam tipis untuk memisahkan kedua fluida. Fluida umumnya mengalir dalam arah yang berlawanan untuk meningkatkan perpindahan panas.
Mengapa pencetakan 3D cocok untuk penukar panas?
Memproduksi penukar panas menggunakan teknik konvensional seringkali merupakan tugas yang kompleks dan memakan waktu, membutuhkan beberapa langkah seperti pembentukan dan pengelasan.
Selain itu, ada peningkatan permintaan untuk membuat penukar panas lebih kompak dan efisien untuk meningkatkan persyaratan kinerja yang terus berkembang. Namun kemampuan teknik manufaktur saat ini sering terbukti tidak efisien untuk memenuhi permintaan ini. Akibatnya, produsen sering kali harus berkompromi antara kerumitan desain, biaya, dan waktu pengerjaan.
Untuk mengatasi keterbatasan ini dan memungkinkan desain penukar panas baru, perusahaan mulai menyelidiki kemampuan pencetakan 3D.
Bagaimana penukar panas dapat memanfaatkan pencetakan 3D?
Peningkatan performa melalui geometri yang lebih kompleks
Pencetakan 3D dikenal karena kemampuannya menghidupkan bentuk kompleks. Saat merancang penukar panas, manfaat ini dapat digunakan untuk membuat dinding setipis 200 mikron dan saluran aliran kecil yang rumit di dalam komponen.
Ini berarti bahwa para insinyur dapat merancang penukar panas dengan permukaan perpindahan panas yang lebih besar di dalamnya. Semakin besar luas permukaan, semakin banyak panas yang dapat dihilangkan, yang meningkatkan kinerja penukar panas.
Berat dan ukuran berkurang
Mayoritas penukar panas saat ini memiliki desain cangkang bujursangkar, persegi panjang atau tabung. Karena bentuknya yang unik, memasang penukar panas ini ke dalam perangkat dapat menjadi tantangan. Pencetakan 3D, di sisi lain, memungkinkan para insinyur membuat perangkat lebih ringan dan lebih kecil, tetapi dengan kinerja yang sama atau bahkan lebih baik
Bentuk dan fitur internal baru dimungkinkan dengan pencetakan 3D memfasilitasi miniaturisasi penukar panas . Akibatnya, penukar panas cetak 3D memiliki bentuk yang jauh lebih ringkas yang sesuai dengan kebutuhan ruang yang sempit.
Produksi yang disederhanakan
Secara tradisional, produksi penukar panas melibatkan beberapa langkah, termasuk pembentukan, mematri dan pengelasan. Namun, langkah-langkah ini mahal dan memakan waktu.
Saat menggunakan pencetakan 3D untuk menghasilkan penukar panas secara langsung, semua operasi ini dapat dihilangkan, sehingga merampingkan proses produksi.
Kualitas lebih baik
Selanjutnya, penukar panas cetak 3D dibangun dalam satu operasi sehingga tidak ada sambungan atau sambungan yang dapat menyebabkan kebocoran. Karena produksi yang lebih mudah, variabilitas proses lebih rendah dan kualitas keseluruhan diharapkan jauh lebih tinggi.
Contoh penukar panas cetak 3D
Industri kedirgantaraan, olahraga motor, dan energi saat ini memimpin dalam pengembangan penukar panas cetak 3D.
Conflux Core:tolok ukur baru untuk penukar panas
Conflux Technology adalah perusahaan Australia yang berspesialisasi dalam pencetakan 3D logam untuk komponen termal dan fluida. Komponen tersebut digunakan dalam industri seperti otomotif, motorsport dan kedirgantaraan.
Dengan memanfaatkan pencetakan 3D, Conflux telah mengembangkan dan mematenkan desain penukar panas unik yang disebut Conflux Core.
Penggunaan pencetakan 3D memungkinkan penciptaan geometri yang sangat kompleks di dalam komponen Conflux Core, meningkatkan luas permukaannya. Ini memungkinkan penolakan panas termal menjadi tiga kali lipat. Desain baru, jika dibandingkan dengan benchmark Formula 1, terbukti 22% lebih ringan dan panjang 55 mm lebih kecil.
Selain itu, pencetakan 3D memungkinkan proses pengembangan yang sangat cepat, yang hanya membutuhkan waktu enam bulan.
Akhirnya, berkat fleksibilitas desain pencetakan 3D, tim Conflux dapat menggabungkan subkomponen menjadi satu bagian. Selain desain yang disederhanakan, bagian yang dikonsolidasikan juga membutuhkan lebih sedikit bahan untuk produksi, yang berpotensi mengurangi biaya bahan. Untuk pabrikan yang menggunakan Conflux Core, konsolidasi suku cadang dapat menghasilkan pengurangan waktu perakitan dan titik kegagalan yang lebih sedikit dari sambungan dan sambungan.
Penukar panas yang terinspirasi dari paru-paru GE
GE Research sedang mengembangkan penukar panas dengan peningkatan suhu operasi dan efisiensi termal untuk peralatan pembangkit listrik. Anehnya, untuk mencapai ini, tim datang dengan desain inovatif yang terinspirasi oleh paru-paru manusia.
Penukar panas GE memiliki jaringan saluran bercabang tiga, yang mengambil udara panas yang keluar dari turbin gas. Jaringan ini terjalin dengan jaringan saluran lain yang diisi dengan fluida kerja yang lebih dingin, berjalan ke arah yang berlawanan. Udara panas dan fluida dingin tidak bercampur satu sama lain, tetapi kedekatannya memungkinkan pertukaran panas yang efisien.
Penukar panas jenis baru ini dapat membantu pembangkit listrik menangani suhu 1.650 derajat F (871° C). Itu lebih dari 450 derajat F (232°C) lebih tinggi dari penukar panas saat ini.
Tim menemukan bahwa satu-satunya teknologi yang mampu menghasilkan desain seperti itu adalah pencetakan 3D.
Penukar panas cetak 3D akan diproduksi menggunakan superalloy nikel unik, tahan suhu tinggi, dan tahan retak yang dikembangkan oleh GE Research khusus untuk teknologi ini.
Kombinasi kebebasan desain yang ditawarkan oleh pencetakan 3D dan kekuatan superalloy diatur untuk memungkinkan perubahan langkah dalam kinerja penukar panas.
Menggunakan teknologi canggih untuk memenuhi persyaratan lanjutan
Penukar panas adalah aplikasi yang bagus untuk pencetakan 3D. Teknologi ini memberikan fleksibilitas desain yang signifikan, memungkinkan bentuk yang lebih ringkas dan kinerja yang lebih tinggi.
Berkat kemampuannya yang unik, pencetakan 3D dapat menjadi teknologi utama untuk pembuatan penukar panas. Dengan teknologi yang fleksibel seperti itu, produsen penukar panas akan dapat memenuhi persyaratan ukuran dan kinerja baru secara langsung.
Dalam artikel berikutnya, kita akan melihat pencetakan 3D untuk bantalan . Tetap disini!
