TruPrint 5000 Green Edition

Nell'ambito del progetto* I.FAST (Innovation Fostering in Accelerator Science and Technology) coordinato dal CERN, è stato stampato un quadrupolo a radiofrequenza (RFQ) con la TruPrint 5000 Green Edition. L'acceleratore di particelle è prodotto additivamente da rame puro. Convenzionalmente, il componente viene faticosamente fresato, saldato e trattato termicamente in più fasi per garantire una fabbricazione esente da distorsione.

*Questo progetto è stato promosso dal Programma Horizont 2020 dell'Unione europea per la ricerca e l'innovazione con l'accordo finanziario n. 101004730.

La produzione additiva offre un'ampia gamma di vantaggi nello sviluppo di motori elettrici: il design degli avvolgimenti in rame è migliorato, consentendo di aumentare il fattore di riempimento del rame. Busbar o sbarre collettrici possono essere integrate per connessioni ridotte. Raffreddando l'alloggiamento, le prestazioni dell'eDrive aumentano notevolmente.

Il refrigeratore gas della Modell- und Formenbau Blasius Gerg è stato prodotto additivamente con rame puro. Il gas caldo convogliato viene raffreddato dall'acqua all'interno dello scambiatore di calore, con le strutture TPMS (Triply Periodic Minimal Surface) che ottimizzano il rendimento e la convezione termica.

Nella bobina di levitazione mostrata, un corpo metallico può essere fatto levitare e fondere in un campo elettromagnetico. La stampa 3D senza interruzioni del componente riduce i punti di giunzione e saldatura per evitare perdite nel canale di raffreddamento interno. Vengono implementati requisiti di geometria complessa per lo spessore e la forma della parete.

La conduttività termica del radiatore per transistor stampato con rame puro è identica a quella del rame tradizionale. La struttura della nuova geometria, ottimizzata mediante lavorazione additiva, permette di ottenere una maggiore potenza di raffreddamento. Il nuovo design consente inoltre di effettuare un efficace montaggio diretto.

La TruPrint 5000 Green Edition consente la produzione flessibile ed economica di refrigeratori in rame puro altamente conduttivo. Grazie ai canali di raffreddamento interni vicini al contorno, il componente ha un raffreddamento notevolmente migliorato.

Il canale di raffreddamento interno dello scambiatore di calore stampato in puro rame ha un punto di attacco molto piatto e un angolo di sporgenza, trattenuto solo dalla struttura. Il design, volto alla riduzione della massa, con le strutture più fini (0,5 mm) garantisce un buon rapporto superficie/peso. Le proprietà del materiale corrispondono all'ETP di rame convenzionale senza la necessità di un trattamento termico fuori dalla macchina.

La combinazione di un design orientato alla produzione additiva per una forma costruttiva senza supporti e una geometria ottimizzata per la potenza di raffreddamento, combinata con l'elevata conduttività termica del materiale come nel rame puro convenzionale, porta a un aumento delle prestazioni complessive del componente. Una parete molto sottile (0,4 - 0,5 mm) nell'area di connessione del semiconduttore migliora anche la dissipazione di calore.

Convenzionalmente, gli induttori di rame sono costituiti da diversi segmenti piegati o fresati e saldati insieme. Utilizzando la stampa 3D da rame puro, ora possono essere prodotti in un unico pezzo senza saldature o altri punti deboli. Beneficiate così di un certo grado di libertà di progettazione per ottimizzare l'efficienza dell'induttore e la sua potenza elettrica assorbita.

Designed by: SMS Elotherm GmbH.

Lo scambiatore di calore in rame puro ETP (CW004A) non ha solo il compito di estrarre il calore da un supporto. È anche un miscelatore di liquidi con due ingressi separati nella parte inferiore che vengono miscelati attraverso diversi canali sottili (diametro interno 1 mm) in un'uscita nella parte superiore del pezzo. Il componente ha una conduttività elettrica del 101% IACS, una conduttività termica di 394 W/(m*K) e una densità parziale del 99,9%.