马里兰大学(University of Maryland)环境能源工程中心(CEEE)用两个词总结了他们对提供创新能源转换方法的追求:精益和绿色。
CEEE正在与橡木岭国家实验室合作，开发用于HVAC和制冷应用的下一代小型化空气对制冷剂热交换器。对于这个项目，由美国能源部建筑技术办公室资助，只有一种制造业可以满足CEEE的精益和绿色任务：添加剂制造。它们转向3D系统的QuickParts服务，可提供直接金属印刷（DMP）。
用更少的时间提高效率
CEEE提供创新解决方案和技术转让，以满足产业研究和发展挑战。赞助商是领先的工业公司和政府机构，汇集研究资金，以增加马里兰大学的直接支持。
Quickparts是一家独特的、定制设计的零部件的领先供应商，提供即时在线报价，3D设计和打印的专业知识，以及可靠的制造服务支持。
CEEE和Quickparts合作，将1kw热交换器的效率提高了20%，同时减轻了重量和尺寸。热交换器的制造周期从几个月缩短到几周。
原装换热器设计。
使其可制造的
在全球范围内，热交换是一个价值数十亿美元的产业，涉及从消费品到汽车和航空航天工程的方方面面。
CEEE广泛的实验和理论研究导致了用于在热交换器中使用的管和翅片的自动设计算法，用于为热交换器中使用的管和翅片制造独特的形状。目标是达到最佳的空气侧热阻，并最小化热交换器的尺寸和重量。然而，据CEEE的建模和优化联盟主任Vikrant Aute称，这些创新设计需要新的制造方式。
设计算法为热交换器中的管和翅片创造独特的形状。目标是达到最佳的空气侧热阻，并最小化热量的尺寸和重量。交易所。
“大多数这些设计在今天根本不是经济上生产的，”Aute说。“它们在技术上过于复杂，具有小的特征尺寸和极薄的材料厚度。”
这就是直接金属印刷的独特功能的位置（添加剂制造)开始发挥作用。通过加法制造，复杂性是免费的——创建一个高度复杂的设计并不比创建一个更简单的设计花费更多。
3D Systems的ProX DMP 320系统使CEEE能够以非常规的、可变形状的热交换器为原型，这些形状是无法使用挤压或冲压等传统成形技术制造的。
Aute说:“DMP(直接金属印刷)使我们能够制造出非常特殊的中空液滴形状的管，以携带制冷剂。”
快速零件为换热器的设计提供了输入，以确保它能够有效地制造。
加成式换热器的最终设计。
Quickparts的业务开发经理Jonathan Cornelus说:“ProX DMP 320使我们能够以可靠和重复的方式提供直径和特征尺寸小至250微米的明道。“高压和密封的交换器壁可以薄到200微米，这是一个真正的游戏规则的热交换器应用。”
更好的部分设计
CEEE和Quickparts共同合作，优化了热交换器的设计，因此它可以作为一个单独的部件打印，需要最少的二次加工操作。制造可以在数周内完成，而不是几个月，这使得CEEE能够更早、更频繁地在研究项目期间测试设计。单部分设计也有助于确保更高的可靠性。
Aute说:“在传统的制造技术中，通过钎焊极薄的管到管汇上进行组装是一项艰苦的工作，当高压条件下出现泄漏时，可靠性很低。“使用增材制造，不需要装配，因为零件是在一个连续的操作中生产的，无论零件多么复杂或特征多么微妙。”
ProX DMP 320除了能够在没有额外成本的情况下处理复杂部件外，还提供了其他优势，符合CEEE的精益和绿色方案。
预设构建参数，由3D系统开发的基于近半百万个构建的结果，为几乎任何几何形状提供可预测和可重复的打印质量。
全新的架构简化了安装，并提供了多功能性，可生产钛、不锈钢或镍超级合金的所有类型的部件几何形状。CEEE的热交换器项目选择了钛，因为它没有多孔性，而且能够提供极薄但非常坚固的壁。
用于PROx DMP 320系统的可交换制造模块在不同部件材料之间移动时减少停机时间，控制的真空构建室确保每个部件都被验证的材料性能，密度和化学纯度印刷。非印刷材料的一小部分可以完全回收，节省资金并提供环境效益。
CEEE对新的换热器设计进行了广泛的测试，使用红外摄像机来验证热量均匀地分散在换热器上，并且所有狭窄的水滴状换热器通道都是打开的，并充分发挥作用。结果表明，dmp制造的热交换器性能符合预期。
加入瘦和绿色的意思
直接金属3D打印机（如PRIX线）的独特功能是从实验原型工具的快速转向加入制造系统，进入全球制造商的主流生产资产。
Quickparts的Cornelus表示:“在高端航空航天和工业设备市场，我们看到了新的应用和现有项目的大规模改进，特别是在空间缩小、重量轻和效率高的情况下。”
“CEEE的热交换器应用程序举例说明了添加剂制造在精益制造空间中的重要性，以产生低容量，高复杂的金属部件。这些部件现在正在挑战条件下进行关键功能，例如连续应力，高压，重复使用和极端温度。“
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