A hőcserélőknek kiemelt szerepe van az energiaátadás hatékonyságában, mivel ezeken keresztül történik meg a fűtés és a hűtés egyik legfontosabb lépése. Történetesen az, hogy a nagyobb hőmérséklettel bíró közeg a kisebb hőmérsékletű közegnek adja át, más néven közvetíti az energiát. Például a fűtési rendszerben megtalálható fűtővíz felveszi a kazán által előállított hőt.

Noha a hagyományos hőcserélők, amelyek egyenes csöves kialakításúak és ezért könnyen gyárthatók, komoly teljesítménykorlátozásokkal szembesülnek, különösen a repülőgépipar, az energiatermelés és az ipari folyamatok területén. A Wisconsin-Madison Egyetem mérnökökből álló csapata ezt a piaci rést kívánja betölteni egy újfajta hőcserélővel, amelyet a napokban mutattak be az USA-ban. 

Az új termék a fejlett számítógépes tervezést ötvözi a fém additív gyártásával. Ennek segítségével olyan összetett belső geometriát állítottak elő, amelyeket a hagyományos megmunkálással nem lehet elérni. Az eredmény egy csavart, 3D-nyomtatott, fém hőcserélő, amely 27 százalékkal nagyobb teljesítménysűrűséget kínál a hagyományos modellekhez képest. Mindezt úgy érték el, hogy a belső folyadékcsatornák tervezéséhez topológiaoptimalizálást alkalmaztak: a nagyobb felület létrehozása és a dinamikusabb folyadékmozgás ugrásszerűen megnövelte a hőátadási folyamatot.

Annak érdekében, hogy a bonyolult tervek megépíthetők legyenek, a kutatók szabadalmaztattattak egy gyártási módszert, az úgynevezett vetített alávágási kerületet, amely lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy rendkívül részletes belső struktúrájú alkatrészeket építsenek fém 3D-nyomtatás segítségével. 

Forrás: Interesting Engineering

Borítókép: University of Wisconsin Madison