3D打印熱交換器的資格與認(rèn)證

魔猴君  行業(yè)資訊   1594天前

結(jié)合3D打印熱交換器的踐行者Conflux Technology的發(fā)展，分享了3D打印熱交換器應(yīng)用中存在的基本注意事項，其中談到了3D打印熱交換器產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證中存在的挑戰(zhàn)。本期，我們將繼續(xù)結(jié)合Conflux的實踐，探討3D打印熱交換器制造的資格與認(rèn)證問題。

3D 打印Conflux Core?熱交換器的橫截面。來源：EOS

多方面提升增材制造工藝置信度

在產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證范疇中，有兩個容易混淆的概念-資格（QUALIFICATION）與認(rèn)證（CERTIFICATION），而實際上兩者是有區(qū)別的。資格是生產(chǎn)認(rèn)證產(chǎn)品的基礎(chǔ)，就增材制造而言，意味著整個增材制造工藝流程（包括系統(tǒng)/平臺，工藝和材料）都需要經(jīng)過一定程度的鑒定，才能生產(chǎn)出符合標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計規(guī)格和最終用途性能指標(biāo)的認(rèn)證零件。

工業(yè)革命以來，熱交換器在工程系統(tǒng)中具有長期的應(yīng)用，這意味著傳統(tǒng)工藝制造的熱交換器的性能和可靠性的置信度很高，而增材制造熱交換器所采用的是新興的制造工藝和創(chuàng)新性的設(shè)計方式，這樣的新興工藝需要更多的資格鑒定數(shù)據(jù)來支持和加速產(chǎn)品的認(rèn)證過程。Conflux 面向工業(yè)制造中的多個垂直市場制造熱交換器，雖不同領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的監(jiān)管力度不同，但Conflux 始終堅持關(guān)注一個問題，單個薄壁氣密性結(jié)構(gòu)中的單個關(guān)鍵缺陷/針孔可能關(guān)系到3D打印熱交換器成功還是失敗。

左上方：獲得專利的Conflux熱交換器設(shè)計；右上方：用于表征熱機械性能的典型構(gòu)造。來源：Conflux

Conflux 作為增材制造熱交換器的開拓者之一，通過為工業(yè)領(lǐng)域提供增材制造熱交換器解決方案，對增材制造工藝的資格問題進行了積累和總結(jié)。

穩(wěn)定性和重復(fù)性

質(zhì)量穩(wěn)定性和重復(fù)性是實現(xiàn)批量生產(chǎn)時所面臨的關(guān)鍵問題。Conflux 開發(fā)與實施了經(jīng)過實踐驗證并且功能強大的過程控制，結(jié)合特定的幾何形狀制造方法，為用戶提供最大的成功機會。

 CT 掃描的重要性

在很多情況下，通過CT 掃描對3D打印零件進行檢測是非常好的方式，但并不一定是必須的。然而，在3D打印熱交換器的制造中CT掃描是必不可少的驗證工具，該方式能夠加快開發(fā)周期，并使客戶早日確信他們需要的3D打印熱交換器沒有粉末和嚴(yán)重缺陷。

雖然CT 掃描技術(shù)的應(yīng)用仍存在速度和資金成本等不利因素，但Conflux 認(rèn)為，對于識別復(fù)雜3D打印熱交換器中存在的關(guān)鍵缺陷問題這種難度高的任務(wù)，CT 掃描技術(shù)的應(yīng)用是利大于弊的。

左上方：重建的CT數(shù)據(jù)，顯示小管的實際表面光潔度；右上方：突出顯示嚴(yán)重缺陷的CT切片圖像。來源：Conflux 

Conflux 還借助CT掃描表征和研究與增材制造熱交換結(jié)構(gòu)表面光潔度有關(guān)的現(xiàn)象，他們使用重建的斷層掃描數(shù)據(jù)來提高預(yù)測性能的準(zhǔn)確性，并了解最終用途的含義。

產(chǎn)品測試

以計算流體動力學(xué)（CFD）和有限元分析（FEA）形式進行的模擬是AM熱交換器開發(fā)的重要工具，但是仿真模擬是無法完全替代實際產(chǎn)品測試的，換言之，經(jīng)驗數(shù)據(jù)的重要性對于增材制造熱交換器獲得認(rèn)證仍然至關(guān)重要。

Conflux 采用了一系列物理測試，通常包括以下內(nèi)容：

壓力和泄漏測試，其中零件要經(jīng)受規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力；

量熱測試，目的是確定性能特征，例如散熱和壓降；

通過耐久性測試、壓力脈動、熱循環(huán)、沖擊和振動，研究耐久性并獲得更多的統(tǒng)計置信度。

用于確定Conflux油-水熱交換器性能特征的測試裝置。來源：Conflux

 材料特性

Conflux的核心重點是為熱和流體應(yīng)用開發(fā)增材制造解決方案，他們能夠深刻理解材料特性在增材制造技術(shù)認(rèn)證過程中的重要性，因此他們會執(zhí)行表征工作，為通過增材制造技術(shù)實現(xiàn)復(fù)雜的幾何形狀提供支持。Conflux 通過這些工作的結(jié)果，能夠激發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)增材制造合金材料的最大性能，并利用這些數(shù)據(jù)來優(yōu)化提升FEA和CFD仿真的模擬精度。增材制造仍然是熱交換器生產(chǎn)的新興技術(shù)，資格鑒定和認(rèn)證對于促進3D打印熱交換器的應(yīng)用至關(guān)重要。包括Conflux 在內(nèi)的增材制造熱管理解決方案提供商、3D打印設(shè)備企業(yè)、正向設(shè)計企業(yè)、材料企業(yè)正在多方面利用增材制造技術(shù)的優(yōu)勢，推動高度復(fù)雜熱管理問題的解決方案