EUが資金提供するプロジェクトAHEADは、より効率的でインテリジェントな熱管理3Dプリントパイプセグメントを開発しています。

EUが資金提供するプロジェクトAHEADは、より効率的でインテリジェントな熱管理3Dプリントパイプセグメントを開発しています。
この投稿は Bingdunxiong によって 2025-2-5 15:25 に最後に編集されました

2025年2月5日、アンタークティックベアは、EUが資金提供しているAHEADプロジェクト(Advanced Heat Exchange Equipment)が、機械式ポンプループ(MPL)内の液体を加熱し、温度をリアルタイムで監視できる革新的な3Dプリントパイプセグメントの開発に成功したことを知りました。スイスの技術革新センター CSEM、LISI Aerospace Additive Manufacturing、フランスの Thales Alenia Space によって開発されたこの画期的な技術は、熱制御システムをより軽量、効率的、スマートにするための大きな前進を告げるものです。

△3Dプリントパイプセグメントは、加熱とセンサーを組み合わせています。現在使用されているほとんどの熱制御システムは、かさばり、大きく、多くの接続ケーブルが必要です。 3D プリント パイプ セグメントの革新性は、加熱要素と温度センサーを 1 つに統合した独自の設計コンセプトにあります。この設計により、熱制御システムの複雑さが簡素化されるだけでなく、必要な接続ケーブルの数も削減され、システムの信頼性とメンテナンスの利便性が大幅に向上します。この画期的な進歩は、衛星技術の分野、特に直射日光による衛星の過熱や寒冷環境による凍結の防止に大きな影響を与えると期待されている。

衛星分野以外では、この 3D プリント パイプ セグメントはモノのインターネット (IoT) アプリケーションやインダストリー 4.0 にも適しており、さまざまな産業プロセスに高度な加熱および監視ソリューションを提供します。これらのシステムは温度を正確に制御することで、熱管理プロセスの効率と信頼性を大幅に向上させ、産業エコシステム全体のパフォーマンスを向上させることができます。

3D プリントされたパイプ セグメントの重量は 115 グラム、長さは 150 mm です。-65°C ~ +85°C の温度範囲と最大 48 バールの圧力で動作できます。
熱管理システムにおける 3D プリントパイプセグメントの応用

しかし、3D プリントされたパイプセグメントはどのようにして製造され、機械式ポンプ回路内で使用されるのでしょうか?その理由は、機械式ポンプループがアンモニアなどの流体を循環させ、熱い場所から冷たい場所へ熱を伝達するためです。そのため、3D プリントされたパイプ セグメントは、冷却剤を加熱し、温度を測定して熱調節を制御するように設計されました。

チューブセグメントは 316L ステンレス鋼で作られており、レーザー粉末床溶融結合技術を使用して製造されています。従来の方法と比較して、3D プリントは製造プロセスを簡素化し、コンポーネントの接着や接続の必要性を減らし、複雑な配線プロセスの必要性を排除することで、設置リスクを軽減します。 CSEM のプロジェクト マネージャーである Hervé Saudan 氏は、加熱ワイヤの最適なレイアウトにより均一な熱伝達が保証され、剥離やケーブル分離などの潜在的なエラーが排除されると指摘しています。

△ 3Dプリントレーザー粉末床融合技術を使用して製造されたパイプセグメントと統合熱管理システムの概略図。それにもかかわらず、3Dプリントプロセスは、長いワイヤとチューブ構造間の電気絶縁を維持する必要があるなど、多くの技術的課題にも直面しています。この目的のために、硬化後に簡単に取り外し可能でありながら電気絶縁性を保証する犠牲ブリッジ設計が開発されました。

レーザー粉末床溶融結合技術では、構造とワイヤ間の隙間のサイズを正確に制御する必要があるため、極めて高い精度が求められます。隙間が小さすぎると材料が過剰に溶融し、隙間が大きすぎるとワイヤからチューブへの熱伝達に影響します。現在、この設計と製造プロセスは特許を取得しています。

将来の宇宙用途では、これらのチューブの構造は、重量をさらに軽減するためにアルミニウムで作られる可能性があり、断熱材としてガラスセラミックや樹脂などの他の材料で作られる可能性もあります。統合ケーブルの利点により、3D プリントされたパイプセグメントは、暖房分野における新たな用途への道を開きます。エルヴェ・サウダン氏は、現在いくつかのプロジェクトが進行中だが、まだ秘密であると述べた。



熱管理、パイプセクション、機械式ポンプ、熱交換、航空宇宙

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