3D 프린팅 열교환기

열전달은 열역학 제1법칙의 핵심을 이루는 유비쿼터스 과제입니다. 열교환기는 간단히 말해 두 개 이상의 유체(일반적으로 액체-액체, 액체-기체, 기체-기체 또는 여러 유체) 사이에서 열을 효과적으로 전달하는 장치입니다. 에어컨이나 자동차 엔진과 같은 제품에서 이러한 장치를 찾을 수 있습니다. 이러한 장치의 실질적인 이점 중 하나는 에너지 회수입니다. 이 외에도 다양한 응용 분야가 있는 복잡한 기술입니다. 열교환기 설계와 제조 방법은 현재 사용 가능한 기술에 따라 발전해 왔으며, 그 결과 이러한 기술에 의해 제한을 받아왔습니다. Conflux의 설립자이자 CEO인 마이클 풀러는 자동차 레이싱 업계에서 10년 이상 엔지니어로 일했습니다.

열교환기는 열악한 환경에서 작동해야 합니다. 따라서 더 작고 효율적인 부품을 찾지만 추상적인 제조 방식은 한계에 도달했습니다. 마이클 풀러는 3D 프린팅의 신속하고 혁신적인 이점을 확인한 후 적층 제조가 차세대 열교환기를 위한 기술임을 확인했습니다. 지금까지는 달성할 수 없었던 표면적 밀도를 가진 매우 복잡한 형상을 통해 강력한 열 교환 성능을 달성할 수 있었습니다. 그리고 이를 효율적인 부피로 패키징할 수 있습니다. 이러한 부품은 더 가벼운 경주용 자동차나 항공기 같은 미래 개발에 극적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 근본적인 기회는 기능이 통합되고 다품종 동시 생산이 실현될 때 더욱 확대됩니다. 마이클 풀러는 산업용 3D 프린팅을 사용하여 이 아이디어를 컨셉부터 디자인, 프로토타입, 제품까지 구현할 계획이었습니다.

Conflux ^CoreTM 열교환기를 포뮬러 1 벤치마크와 비교했습니다. 영국의 UKAS 인증 실험실인 Young Calibrations는 공인된 교정 서비스와 열 유체 및 부품 테스트 서비스를 제공하며, Conflux의 제품을 테스트했습니다. 그 결과(그림 1 참조)는 3D 프린팅 열교환기를 통해 Conflux가 달성한 급진적인 개선을 강조합니다. 컨플럭스는 적층 가공을 통해 주어진 부피에서 표면적을 획기적으로 늘릴 수 있는 내부 형상을 설계할 수 있었습니다. 그 결과 열 제거율이 세 배로 증가했습니다. 동시에 압력 강하도 3분의 2로 감소했습니다. 또한 AM을 통해 열교환기의 컴팩트하고 새로운 디자인을 구현하여 F1 벤치마크에 비해 길이를 55mm 줄였습니다. 이를 통해 궁극적으로 무게도 22% 감소했습니다. AM이 제공하는 설계 유연성 덕분에 차량 내부에 최적의 배치를 할 수 있고 부품을 병합할 수 있어 전체 부품 수를 줄일 수 있습니다.