Drukowane 3D wymienniki ciepła inspirowane budową anatomiczną płuc

Często podkreślamy, że siła technologii przyrostowych zależy od właściwej aplikacji. Ze względu na możliwość tworzenia skomplikowanych struktur przestrzennych, niemożliwych do otrzymania konwencjonalnymi metodami, druk 3D znalazł zastosowanie m.in. w tworzeniu kanałów konformalnych, dających możliwość optymalnego odprowadzania ciepła.

Specjaliści od rozwoju nowych technologii w swoich  badaniach często inspirują się światem natury. Technologia druku 3D pozwala na tworzenie wcześniej nieosiągalnych struktur, jak w przypadku PEEK od OsteoFab, którego struktura inspirowana jest skrzydłami cykad. Naukowcy z GE Reaserch zauważyli, że również metodę tworzenia struktur chłodzących można udoskonalić, wzorując się na ludzkiej anatomii… Opracowując autorski wymiennika ciepła specjaliści wzorowali się na budowie ludzkich płuc.

Klasyczne podejście do tworzenia wymienników ciepła obejmuje wykorzystanie pary wodnej jako substancji eksploatacyjnej, odbierającej ciepło. Do wykonywania tego typu struktur wykorzystuje się standardowe stopy metali, pozwalające na osiągnięcie maksymalnej temperatury na poziomie ok. 650° C. Jednak naukowcy, pracując nad zwiększeniem wydajności chłodzenia zaczęli eksperymentować z zupełnie nowymi technikami i materiałami, znajdując innowacyjne rozwiązanie.

Jak się okazuje, techniką, która może pomóc w optymalizacji procesów odbioru ciepła jest druk 3D. Ta niestandardowa technologia wytwórcza pozwoliła nie tylko na osiągniecie wyższej wytrzymałości na wysokie temperatury, ale równocześnie umożliwiła zastosowanie innej substancji odbierającej ciepło. Tutaj wykorzystano specyficzną właściwość dwutlenku węgla, który w określonych warunkach temperatury i ciśnienia osiąga stan nadkrytyczny i jest w stanie zatrzymać ogromne ilości ciepła. Według wstępnych testów,  poprzez zastosowanie opracowanych rozwiązań wydajność wymiennika ciepła może wzrosnąć niemal dziesięciokrotnie.

Technologia druku 3D odgrywa w projekcie wieloraką rolę – nie dość, że pozwala na wytwarzanie z niestandardowych materiałów o określonych właściwościach fizycznych, to daje możliwość addytywnej produkcji skomplikowanych struktur 3D. Jak tłumaczy Peter DeBock, członek zespołu badawczego,  podczas swoich prac czerpał inspirację z ludzkich płuc, które odgrywają ważną rolę w chłodzeniu ciała i są najlepszym, naturalnym wymiennikiem ciepła.

Źródło: ge.com