ToffeeXはトップ大学と提携してヒートシンクの設計を革新し、銅の3Dプリントを支援しています。

2025 年 1 月 5 日、Antarctic Bear は、物理駆動型ジェネレーティブデザインを専門とする企業である ToffeeX が、インペリアルカレッジロンドンおよびウォルバーハンプトン大学と提携して、ラジエーターの設計において驚くべき進歩を達成したことを知りました。この成果は、革新的な技術の力を実証するだけでなく、将来のエンジニアリング設計に新たな可能性をもたらします。

熱管理を変える新しいアプローチ<br /> NATEP と Innovate UK の支援を受けている航空宇宙コールドプレート向けマルチスケール最適化フレームワーク (MOfAC) プロジェクトは、熱管理システムの設計とシミュレーションの方法に革命を起こすことを目指しています。このプロジェクトでは、マルチスケールモデリングフレームワークという根本的に新しいアプローチが導入され、複雑なシステムをより小さく管理しやすい部分に分割し、より迅速かつ正確な設計と製造が可能になりました。

NATEP（国家航空宇宙技術開発プログラム）
NATEP は英国の国家航空宇宙技術開発プログラムであり、航空宇宙分野における技術革新の支援と促進を目的としています。このプログラムは、中小企業が新しい技術や製品を開発し、世界の航空宇宙市場における英国の競争力を高めるのを支援することに重点を置いています。 NATEP は、資金と技術支援を提供することで、革新的な成果の応用と商業化を加速するために、企業と学術機関の連携を奨励しています。大きな経済的、社会的利益をもたらす可能性のある技術プロジェクトに特に注目しています。

イノベートUK
Innovate UK は、英国政府内の公的機関であり、ビジネス・エネルギー・産業戦略省 (BEIS) の一部です。その主な使命は、科学技術革新を促進し、経済成長を促進することです。 Innovate UK は、研究プロジェクトへの資金提供、コンテストの開催、コンサルティングサービスの提供を通じて、企業や研究機関による最先端技術の開発をサポートしています。その目的は、英国があらゆる産業においてリーダーであり続けること、そして気候変動や健康問題など社会が直面している大きな課題をイノベーションを通じて解決することを確実にすることです。 Innovate UK が支援するプロジェクトは、製造、医療、エネルギー、輸送など、幅広い分野にわたります。

従来の数値流体力学 (CFD) は常に熱管理の重要なツールでしたが、いくつかの制限があります。

●高いコンピューティング要件: 複雑なシミュレーションには強力なハードウェアサポートが必要であり、処理に長い時間がかかります。

●設計の反復が制限される: 処理速度が遅いため、エンジニアは複数の設計案を迅速にテストすることができません。

●精度のトレードオフ:時間を節約するために、エンジニアは解像度を下げる必要がある場合があり、その結果、最終的な設計が理想的ではなくなる可能性があります。

MOfAC プロジェクトは、マルチスケールモデリングを通じてこれらの問題に対処します。システム全体を一度にモデル化するのではなく、問題をより小さく管理しやすい単位に分割します。このアプローチは設計時間を短縮するだけでなく、非常に高い精度を維持します。エンジニアは複数の反復をより速く実行し、より多くの設計の可能性を検討して最適なソリューションを見つけることができます。

銅 3D プリントの革命<br /> ヒートシンクの設計における重要な課題は材料の選択です。銅は熱伝導性に優れているため理想的な素材ですが、従来は3Dプリント技術で製造することが困難でした。ウォルバーハンプトン大学の研究チームは、高度なレーザー粉末床融合（L-PBF）技術とビーム成形技術を使用して、この課題を克服することに成功しました。

高純度銅は熱伝導性に優れていますが、反射率が高く酸化しやすいため、3D プリントのプロセスが複雑になります。研究チームは、レーザー技術とプロセス制御を改善することでエネルギー吸収率を高め、材料の品質を確保しました。これは、高性能の銅部品を 3D プリント技術を使用して製造できるようになったことを意味し、ヒートシンク設計における大きな前進となります。

ウォルバーハンプトン大学の製造技術卓越センター（ECMS）および工学革新研究センター（CEIR）のディレクターであるアルン・アルジュナン教授は、次のように述べています。「ToffeeXおよびインペリアル・カレッジ・ロンドンとの協力により、L-PBF銅印刷とヒートシンク設計に画期的な進歩がもたらされました。業界全体で高まる効率的な熱管理システムの需要に応えるために、今後も革新的なソリューションの開発を続けていきます。」

マルチスケールモデリングの利点<br /> マルチスケールモデリングの利点は、効率性の向上だけでなく、次のような点もあります。

●計算効率:高性能コンピュータの必要性を減らし、コストを削減し、設計サイクルを高速化します。

●優れた性能: マルチスケールフレーム設計のラジエーターは、放熱効果が優れているだけでなく、耐久性も向上しており、水素燃料電池、高度な電子製品、航空宇宙冷却システムなどのさまざまなハイテク分野に適しています。

●持続可能性:エネルギー使用を最適化し、より効率的な冷却を実現することで、世界的な炭素削減と持続可能な開発の目標に準拠します。

物理駆動型ジェネレーティブデザインの未来
MOfAC プロジェクトは、物理駆動型ジェネレーティブデザインの大きな可能性を実証しています。 ToffeeX のシニアエンジニアである Nicholas Raske 氏は、次のように述べています。「このコラボレーションは、最先端の製造と研究の専門知識を組み合わせて重要なエンジニアリングの課題に対処する、分野を超えたチームワークの力を実証するものです。私たちはこのイノベーションをリードできることを嬉しく思っています。」

ジェネレーティブデザインとマルチスケールモデリングおよび銅 3D 印刷テクノロジを組み合わせることで、エンジニアはこれまでにない柔軟性と精度を実現できます。このイノベーションは、熱伝達性能を向上させるだけでなく、エネルギー需要と CO2 排出量を大幅に削減し、より持続可能な未来への移行を推進します。

要約する
ToffeeX は一流大学と連携してエンジニアリングの可能性を再構築し、より高速で、より優れた、より環境に優しい熱管理ソリューションを提供しています。マルチスケールモデリングフレームワークと高純度銅 3D プリント技術を導入することで、従来の方法の限界に対処しただけでなく、将来のエンジニアリング設計への道も開きました。学生や若いエンジニアにとって、これは深く探求し、開発する価値のある機会に満ちた新しい分野です。つまり、このコラボレーションは技術革新の勝利であるだけでなく、異なる分野の専門家が協力することでどのような奇跡が生み出されるかを示す、学際的な協力の成功例でもあります。これは産業界と学界の両方にとって祝う価値のある節目です。

ToffeeXはトップ大学と提携してヒートシンクの設計を革新し、銅の3Dプリントを支援しています。

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