UW-Madison工程師獲得210萬刀開發用於冰箱的3D列印熱交換器

近日，威斯康星大學麥迪遜分校的工程師收到了210萬美元的資金資助，以繼續開發3D列印熱交換器。據悉，該項目得到了美國能源部高級研究計劃署能源部（ARPA-e）的支持。

據3D虎了解，該項目於2015年開始，旨在使用3D列印技術為發電廠創造熱交換器。現在，在項目初步成功之後，威斯康星大學的團隊將能夠繼續開展其他應用的工作，例如開發冰箱的3D列印熱交換器。

熱交換器是用來從機器的內部發電機械中散熱的裝置，通常通過將其轉移到流體中。它們是加熱、製冷和空調系統以及發電廠、污水處理廠、天然氣處理設施等方面的關鍵組件。

通過使用3D列印製造熱交換器，工程師發現他們能夠創建比以前更有效的形狀，並使用不同的材料。例如，對於冰箱熱交換器，該團隊創建了一個尺寸為一平方英尺的部件，比大多數現有的冰箱熱交換器大。

正如團隊解釋的那樣，它一直在使用FDM/FFF 3D列印技術來生產嵌入銅顆粒的聚合物線材的熱交換器。這些「高度填充」的聚合物使列印部件承受銅的導熱性能。

通常，金屬用於製造熱交換器，因為其良好地傳導熱量。然而，使用金屬的最大挑戰之一就是使用傳統的製造方法將其變成複雜的形狀可能是困難和昂貴的。研究人員說，熱交換器的形狀非常重要，因為它可以幫助「換熱」。

通過3D列印特定形狀的熱交換器的複雜內部結構，工程師發現他們實際上可以生產更有效和更具成本效益的部件。據報道，3D列印幾何形狀和內部投影有助於「增加湍流」並改善交換器的熱傳遞。改進的設計可以幫助提高冰箱的能源效率。

隨著210萬美元資助資金的投入，UW-Madison團隊將能夠帶動一些工業合作夥伴推動其3D列印項目，包括位於威斯康星州的塑料製造商Teel Plastics、得克薩斯州休斯頓的3D印表機製造商Cosine Additive和一家來自威斯康星州Wasau的空調系統製造商Greenheck Corporation。

這些合作夥伴將通過在其工業設施中實施3D列印熱交換器來參與研究項目。他們還將幫助「為項目制定競爭性績效和成本目標，並提供有關如何可行地擴大3D列印熱交換器生產的見解。」

UW-Madison的研究不僅僅是提供替代製造熱交換器的製造方法，還通過開發高度填充的聚合物，以推動3D列印技術發展。

如研究人員所解釋的那樣，高度填充的聚合物可用於各種應用，包括一次列印複雜的電路板，以及列印部件，然後通過燒掉聚合物顆粒將其熔合成固體金屬。

機械工程助理教授Nathalie Rudolph

UW-Madison熱交換器團隊由機械工程助理教授納Natalie Rudolph和Mead Witter基金會綜合論文主席Tim Osswald領導。Greg Nellis教授被譽為熱交換器設計主管，而Krishnan Suresh教授則是設計製造主管。

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