TruPrint 5000 Green Edition

Dans le cadre du projet* I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology) coordonné par le CERN, un quadrupôle à radiofréquence (RFQ) a été imprimé avec la TruPrint 5000 Green Edition. L'accélérateur de particules est fabriqué de manière additive avec du cuivre pur. Dans l'approche classique, le composant est laborieusement fraisé, soudé et traité thermiquement en plusieurs étapes, afin d'assurer une fabrication sans déformation.

* Ce projet a été promu par le programme Horizont 2020 de l'Union européenne pour la recherche et l'innovation, au moyen de l'accord de subvention n° 101004730.

Dans le développement de moteur électrique, la fabrication additive offre de nombreux avantages : le design des bobinages en cuivre est amélioré, afin de permettre une hausse du facteur de remplissage de cuivre. Des jeux de barres ou des rails conducteurs peuvent être intégrés pour des raccordements réduits. Grâce au refroidissement du boîtier, la puissance du eDrive est considérablement augmentée.

Le refroidisseur de gaz de modélisation et de modelage Blasius Gerg a été fabriqué de manière additive en cuivre pur. Le gaz chaud qui y passe est refroidi par de l'eau à l'intérieur de l'échangeur thermique ; les structures TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) optimisent ainsi le rendement et le transfert thermique.

Dans la bobine de lévitation illustrée, un corps métallique peut être placé dans un champ électromagnétique pour léviter et fondre. L'impression 3D sans fil du composant réduit les brasures et les points de jonction pour éviter les défauts d'étanchéité dans le canal de refroidissement intérieur. Des exigences géométriques complexes en matière d'épaisseur de paroi et de design sont appliquées.

La conductivité thermique du dissipateur pour transistor imprimé en cuivre pur est identique à celle du cuivre conventionnel. La géométrie additive améliorée de conception nouvelle permet d'obtenir une meilleure performance de refroidissement. La nouvelle conception permet de plus un montage direct efficace.

La TruPrint 5000 Green Edition rend possible la fabrication flexible et économique de refroidisseurs en cuivre pur hautement conducteur. Grâce à des canaux de refroidissement internes proches du contour, le composant dispose d'un refroidissement fortement amélioré.

Le canal de refroidissement intérieur de l'échangeur thermique imprimé en cuivre pur a un point d'appui très plat et un angle d'attaque maintenu uniquement par la structure. Le design adapté en fonction de la réduction de masse avec des structures ultra fines (0,5 mm) garantit un bon rapport surface/poids. Les propriétés de la matière correspondent au cuivre ETP conventionnel, sans qu'un traitement thermique ne soit nécessaire directement depuis la machine.

La combinaison d'un design orienté sur la fabrication additive pour une construction sans support et une géométrie optimisée pour la puissance frigorifique, combiné à la haute conductivité thermique de la matière, comme avec le cuivre pur conventionnel, conduit à une augmentation de la puissance totale du composant. Une paroi très fine (0,4 - 0,5 mm) vers la zone de raccordement de semi-conducteur améliore de surcroît la dissipation de la chaleur.

Dans l'approche classique, les inducteurs en cuivre comportent plusieurs segments pliés ou fraisés et soudés ensemble. Avec l'impression 3D en cuivre pur, ces derniers peuvent à présent être fabriqués à partir d'une pièce sans brasure ou autres vulnérabilités. Ainsi, vous profitez d'un degré de liberté de conception pour optimiser le rendement de l'inducteur et sa puissance absorbée.

Conçu par : SMS Elotherm GmbH.

L'échangeur thermique en cuivre pur ETP (CW004A) ne sert pas seulement à retirer la chaleur d'un fluide. Il agit également comme un mélangeur de liquides avec deux entrées séparées sur le côté inférieur qui passent dans plusieurs canaux fins (diamètre intérieur de 1 mm) pour se mélanger dans une sortie sur le côté supérieur. Le composant a une conductivité électrique de 101 % IACS, 394 W/(m*K) de conductivité thermique et une densité de pièce de 99,9 %.