Intercambiador de calor impreso en 3D

La transferencia de calor es un reto omnipresente que está en el corazón de la Primera Ley de la Termodinámica. En pocas palabras, un intercambiador de calor es un dispositivo que transfiere calor de forma eficaz entre dos (o más) fluidos, normalmente líquido-líquido, líquido-gas, gas-gas o múltiples fluidos. Puede encontrarlos en productos como aires acondicionados y motores de automóvil. Una ventaja práctica de estos dispositivos es la recuperación de energía. Hay muchas otras: es una tecnología compleja con amplias aplicaciones. Los diseños y métodos de fabricación de los intercambiadores de calor han evolucionado con las tecnologías disponibles y, en consecuencia, se han visto limitados por ellas. El fundador y director general de Conflux, Michael Fuller, trabajó durante más de una década como ingeniero en el sector de las carreras de automóviles .

En este caso, los intercambiadores de calor tienen que funcionar en entornos difíciles. Por tanto, se buscan componentes más pequeños y eficientes, pero los métodos de fabricación sustractiva han alcanzado sus límites. Michael Fuller vio las ventajas rápidas y transfomativas de la impresión 3D y acabó identificando la fabricación aditiva como una tecnología habilitadora para la próxima generación de intercambiadores de calor. Podrían conseguirse geometrías muy complejas con densidades de superficie hasta ahora inalcanzables que dieran lugar a un rendimiento de intercambio térmico convincente. Y todo ello, empaquetado en volúmenes eficientes. Estos componentes podrían tener un efecto espectacular en futuros desarrollos, como coches de carreras y aviones más ligeros. Estas oportunidades fundamentales se amplían cuando se integran funciones y se realiza una producción simultánea multivariante. Michael Fuller se propuso llevar esta idea del concepto, al diseño, al prototipo y al producto utilizando la impresión industrial en 3D.

El intercambiador de calor Conflux ^CoreTM se comparó con una referencia de Fórmula 1. Young Calibrations, un laboratorio del Reino Unido con certificación UKAS, ofrece servicios acreditados de calibración y servicios de pruebas de fluidos térmicos y componentes, y probó el producto de Conflux. Los resultados (véase la fig. 1) subrayan la mejora radical que Conflux ha logrado con su intercambiador de calor impreso en 3D. La AM permitió a Conflux diseñar geometrías internas que aumentaron radicalmente la superficie en un volumen determinado. Esto triplicó el rechazo térmico del calor. Y, al mismo tiempo, la caída de presión se redujo en dos tercios. Además, la AM permitió un diseño compacto y novedoso del intercambiador de calor, reduciendo su longitud en 55 mm en comparación con una referencia F1. Con ello también se elimina un 22% de peso. La flexibilidad de diseño que ofrece la AM permite una colocación óptima dentro del vehículo y también la fusión de componentes, reduciendo el número total de piezas.