Vědcům z Fyzikálního ústavu AV ČR se ve spolupráci se společnostmi BENEŠ a LÁT a.s. a CARDAM s.r.o. podařilo vyvinout komplexní systém pro chlazení složitých forem vyrobených pomocí 3D tisku. Výsledky projektu využívají nejnovějších poznatků z oblasti povlakovacích technologií a významného pokroku aditivní výroby. Díky propojení těchto dvou odvětví bylo možné vyrobit zařízení s maximálně efektivní tepelnou výměnou, ke které v něm navíc dochází řízeným způsobem. To je při současném růstu nákladů na energie velmi aktuální.
Celý systém je vůbec první svého druhu na světě. Výrobní postup pro jeho přípravu bude v budoucnu široce uplatnitelný při vývoji a výrobě tepelných výměníků. Unikátní výsledek vznikl v rámci projektu Théta realizovaného za podpory Technologické agentury ČR.
Povlak vyvinuli a s využitím plazmatických technologií nanesli vědci z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR. Tato vrstva má ideální parametry z hlediska adheze, korozní a tepelné odolnosti, vedení tepla i složitosti přípravy. Přispívá k vyšší efektivitě a ke zlepšení životnosti systémů i v těch nejnáročnějších podmínkách. Významnou novinkou byla i samotná technologie nanášení povlaků na 3D tištěné kovové materiály, které mají jinou povrchovou strukturu než konvenčně vyráběné objekty. Právě to je jeden z parametrů, který činí zařízení unikátním.
„Jde o další velmi úspěšný průmyslový projekt, který se podařil Fyzikálnímu ústavu završit. Kolegové ze Sekce optiky patří mezi světovou špičku v oblasti povlakování a svou expertízou již přispěli k úspěšné realizaci celé řady aplikovaných projektů. V rámci Akademie věd vzniká mnoho myšlenek, které lze přenést do praxe, a které tak mohou pozitivně ovlivnit každodenní život,“ řekl Alexandr Dejneka, vedoucí Sekce optiky Fyzikálního ústavu AV ČR.
Numerické simulace struktur a tvorbu algoritmu pro jejich generování měla na starosti společnost CARDAM s.r.o. Mohla tak využít svého know-how v oblasti aditivní výroby při návrhu vhodných struktur a přípravě geometrií pro 3D tisk.
„Vytvoření algoritmu pro automatické generování matematické struktury byla jedna z nejnáročnějších činností na tomto projektu. Abychom mohli generovat strukturu, která má variabilní parametry v závislosti na rozložení teplot v tělese, bylo nutné vyvinout kompletně nové řešení, jelikož takové doposud nebylo k dispozici. Využitím těchto struktur dokážeme maximalizovat účinnost při tepelných přenosech, což v současné době čím dál více nabývá na důležitosti,“ okomentoval výsledky projektu Ondřej Kurkin, jednatel CARDAM s.r.o.
Společnost Beneš a Lát disponuje 3D tiskárnou pracující na bázi spékání kovového prášku, která byla využita pro výrobu testovacích struktur a chladicích systémů, jež byly předmětem výzkumu. Vzhledem ke své specializaci na slévárenství lehkých a neželezných kovů má bohaté zkušenosti v oblasti technologie lití, konstrukce forem a managementu tepelné výměny. I díky tomu se podařilo vyvinout řešení, které je možné ihned využít v průmyslové praxi.
„Problematika přenosu tepla v licích a lisovacích formách je základem pro dosahování optimálních výrobních cyklů. Technologie 3D tisku kovů otevírají nové možnosti pro zefektivnění přenosu tepla a tím pádem i pro zkrácení cyklových časů, či zlepšení kvalitativních parametrů výrobků. Společný projekt nás navedl k dalším možnostem a směrům vývoje. Výsledky aplikované do sériové výroby nám ukazují, že je možné cílit na zlepšení kvalitativních parametrů za současného zkrácení výrobního cyklu, a tím přinášet multiplikovanou úsporu zpracovacích nákladů,“ uvedl Jan Lát, místopředseda představenstva společnosti BENEŠ a LÁT a.s.
V rámci projektu vznikly rovněž nezbytné simulační nástroje a sada měřících boxů pro ověření chování systémů tepelné výměny. Ty umí sbírat, vizualizovat a analyzovat teplotu a tlak chladící kapaliny a její průtok v systému. Kromě toho došlo k vyvinutí několika technických povlaků pro oblast slévárenství a tepelného přenosu a k vytvoření algoritmu pro návrh systémů pro přenos tepla vyráběných kovovým 3D tiskem s ideálními parametry z hlediska kontroly teploty. Jeho výsledky budou nyní nabídnuty k využití společnostem ze soukromého sektoru.
Nejnovější komentáře