【壓縮機網】壓縮機可用于加熱和冷卻系統或其他工作流體循環系統中，高效且可靠的壓縮機系統能夠有效且高效地提供冷卻或加熱效果。

 

　　更穩定，更高效，通過實現更復雜的形狀，3D打印在實現帶輕量化結構的壓縮機部件開辟了新的創新空間。

　　▲來源：艾默生

　　輕量化且高強度

　　根據3D科學谷的市場研究，艾默生將3D打印應用于高強度的壓縮機部件制造。輕質、高強度的壓縮機部件的主體部分帶有點陣結構的內部區域，點陣結構由3D打印實現，主體部分還通過3D打印實現了內部流體輸送通道，該流體輸送通道用于允許潤滑油流過壓縮機部件的主體部分。

 

　　3D打印-增材制造工藝不僅形成點陣結構，而且還形成中空通道或流動路徑，包括那些具有復雜曲折路徑的內部區域。

 

　　此外，3D打印-增材制造工藝能夠在壓縮機部件的預定區域中形成固體材料的多孔區域。這樣的多孔區域可以類似于泡沫材料，并且可以與具有重復的點陣結構區分開（每個點陣晶格胞元都包括節點和橋結構）。因此，孔可以隨機地遍及多孔材料中。

 

　　流體流動路徑可以被設計為多孔的，一種獲得足夠潤滑的方法是通過毛細作用。多孔材料可具有大于約1％至小于或等于約99％的孔隙率，流動通道可以是高度多孔的，例如，具有大于約50％至小于或等于約99％的孔隙率。

 

　　多孔區域內的多個孔可以包括彼此敞開的多個內部孔和外部孔，并形成從入口延伸至出口的連續的流路或通道。孔是指各種尺寸的孔，包括所謂的“大孔”（直徑大于50nm的孔），“中孔”（直徑在2nm至50nm之間的孔）。）和“微孔”（直徑小于2 nm的孔），其中孔徑是指平均值或中值，包括內部和外部孔徑大小。

 

　　3D打印使得孔可以被隨機地布置在整個通道中，同時相互連接并允許流體從中流過。

 

　　3D科學谷Review

 

　　點陣結構作為一種新型的輕量化結構，具有良好的比剛度、比強度等力學性能。傳統加工工藝很難制造點陣結構，3D打印技術的快速發展使得點陣結構的制造更加具有可行性。

 

　　3D科學谷的谷.專欄《 增材制造點陣結構在壓力容器優化設計中的應用》一文曾經列舉了面向增材制造的點陣加筋一體化壓力容器的設計與分析案例，仿真技術作為正向設計體系中的核心技術，以產品性能驅動設計為導向，可以快速、高效地解決設計各個環節中的工程難點問題，為產品設計提供強有力的技術保障。

 

　　保證剛性的情況下，通過點陣可以巧妙的實現輕量化。

 

　　這方面，亞琛增材制造中心(ACAM)的研發成員Fraunhofer開發了集成點陣夾芯結構的整體葉盤，研究人員開發了集成點陣結構的整體葉盤的工藝鏈 – 從設計到增材制造，熱處理，數控銑削精加工后處理，再到質量保證。有趣的是所采用的點陣結構在組裝期間可以支撐薄壁結構，并且可以在后處理數控機加工期間最小化振動。

 

　　點陣不僅帶來了輕量化，還帶來了更好的熱交換性能。

 

　　根據3D科學谷的市場研究，UTC聯合技術將3D打印技術應用于燃氣渦輪發動機部件的冷卻方案，包括在燃氣渦輪發動機部件的壁內部的點陣結構。通過點陣結構為燃氣渦輪發動機部件提供有效的局部對流冷卻，使得部件可以經受通過核心流動路徑的熱燃燒氣體的高溫。UTC聯合技術所設計的點陣結構可以適應于任何給定的燃氣渦輪發動機部件或部件的某個部分的特定冷卻需求。換句話說，通過改變點陣結構的設計和密度，可以調整以匹配外部熱負荷和局部壽命要求。

 

　　由于點陣的強大應用潛力，國際上點陣的應用正在走向智能化。

　　▲來源：ACAM-亞琛增材制造中心

　　ACAM-亞琛增材制造中心的研發成員Fraunhofer弗勞恩霍夫激光技術ILT，ACAM-亞琛增材制造中心的研發成員Fraunhofer弗勞恩霍夫工業技術研究所IPT以及EXAPT Systemtechnik公司和ModuleWorks公司組成了由BMBF資助的專家團隊，成功地開發了智能增長的點陣晶格結構，該結構幾乎自動生成，并考慮了材料和機器的特定屬性，負載類型和生產限制。

 

　　該方法的關鍵是一種算法，該算法允許晶格結構不遵循規則的模式，而是采取任何可自由定義的形狀，并分別適應組件體積的外殼。使用這種算法，將來也可以為自由形狀的幾何體提供智能的點陣結構。

 

　　總之，3D打印-增材技術的運用帶來了許多優點，3D打印使得設計的自由度提升，可以實現更加復雜的幾何形狀。并且，因為消耗的材料更少，從而保護環境并降低成本。此外，使用增材制造工藝可以更經濟地開發和生產更小，更復雜的功能零件，同時減少污染。

來源：3D科學谷