CSEM、より効果的な熱管理のためにセンサーを組み込んだ3Dプリントパイプを開発

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-10-3 11:45 に最後に編集されました

2022年10月3日、Antarctic Bearは、世界最大級の素粒子物理学研究センターの1つであるCSEM（欧州原子核研究機構）が、センサーを組み込んだ3Dプリントパイプラインを開発することで熱制御システムのパフォーマンスを向上させるEU資金による注目プロジェクトを調整していることを知りました。

△圧力ジョイント、電気フィードスルー、エアロゾルジェット温度センサーを備えた3Dプリント金属パイプ。このコンソーシアムは、CERNと欧州宇宙産業に基礎研究の新たな道を開く可能性に加えて、その技術を産業革命前の段階にまで引き上げ、産業用暖房・冷房システム、灌漑機構、外科用器具やインプラント、工作機械、ロボット工学、自動車部品など、幅広い用途に適したものにしたいと考えています。

「Advanced Heat Exchange Devices (AHEAD)」と呼ばれるこのプロジェクトは、スイスの3Dプリンティングの強みを強化し、イノベーションの最前線における同国の地位を強化するのに役立つだろう。

△温度センサーと加熱要素がパイプラインの内面に埋め込まれた、埋め込みセンサー 3D プリントパイプライン。このシステムには、組み込まれた電子機器に電力を供給し、自動ワイヤレスデータ送信を可能にするエネルギー回収装置も含まれる。
センサーが埋め込まれた 3D プリントパイプライン<br /> この夏に開始されたこのプロジェクトは、衛星や宇宙ロケットなど、いくつかの高性能機器の主要コンポーネントである熱制御管理システムに革命を起こすことを目指しています。今日使用されている熱制御システムのほとんどはかさばり、多くの接続ケーブルを必要とするためです。 AHEAD の目標は、よりコンパクトで安価なワイヤレスシステムを開発することです。

「大まかに言えば、私たちの目標は、ケーブル、コネクタ、センサーなどの電子部品をさまざまなタイプの 3D プリントオブジェクトに統合できるテクノロジーを開発することです」と、CSEM プロジェクトコーディネーターの Hervé Saudan 氏は述べています。「プロセス機器にセンサーを埋め込む機能は、インダストリー 4.0 の重要な機能になります。これらのセンサーによって収集されたデータは、プロセス制御、プロセス最適化、予知保全のための人工知能アルゴリズムに入力するために使用できます。」

△CERNの大型ハドロン衝突型加速器
宇宙モジュールと粒子検出器<br /> 3D プリントされたチューブは現在、宇宙モジュールと CERN の新しい大型ハドロン衝突型加速器という 2 つの精密な用途をターゲットにしています。

CERN は、エンジニアが現在開発中のシリコン検出器の熱制御システムに、新しいタイプの 3D プリントセンサーチューブを使用する予定です。パイプラインは AHEAD の下に作成されるため、検出器の熱制御システムでは複雑なケーブル設定が不要になり、さらにスペースが節約され、直接温度を読み取ることでより優れた熱管理が可能になります。この新技術により、エンジニアは既存の冷却剤をより効率的で環境への影響が少ないものに置き換えることも可能になる。

△センサー付きの金属3Dプリントパイプは、直接温度を測定することで熱をより適切に管理できます。
「粒子検出器が期待される性能を発揮できるようになるまでには、多くの場合、新たな技術革新が必要です」と、CERN のプロジェクトマネージャーであるパオロペターニャ氏は語ります。「これらの 3D プリントセンサーチューブは、当初の期待をはるかに超えるメリットを重要な産業にもたらす可能性のあるまったく新しいコンセプトにつながる可能性があります。これが、AHEAD で私たちが目にしているものです。」

△「月周回宇宙ステーション」
3D プリントセンサーパイプのさらなる用途<br /> このプロジェクトの主要パートナーの1つであるThales Alenia Space（TAS）は、3Dプリントされたセンサーチューブを国際宇宙ステーションとNASAの月面ゲートウェイ宇宙ステーションの加圧モジュールにどのように使用できるかを調査しています。 TAS 社はまた、通信衛星の熱制御システムである二相機械ポンプ流体ループにチューブを設置する計画も立てている。

TAS の熱専門家、マーティン・レイノー氏は次のように説明しています。「より軽量なチューブとよりコンパクトな設計、そしてより高い温度測定精度とより迅速な組み立てが当社の主な利点です。これらにより、すべての宇宙システムにとって重要な要素である熱制御が向上します。これにより、当社はヨーロッパやアメリカの競合他社と比べて大きな競争上の優位性を獲得しています。」

AHEAD プロジェクトは 2 年間続く予定です。これは、スイスのイノベーションへの卓越した貢献と、3D プリント技術における専門知識を反映しています。

「スイスは、人口一人当たりの3Dプリンティング特許数が最も多いヨーロッパの国の一つです。全体的に、ヨーロッパはこの分野をリードしています。欧州特許庁の調査によると、特許申請数は過去数年間急増し続けており、2015年から2018年の間に年間36％増加しています。今日、ヨーロッパは中国と米国を上回っています。この傾向はスイス経済にとって本当に恩恵です。なぜなら、国の競争力と熟練労働者を引き付ける能力は、主にスイスの革新能力に依存しているからです」とエルヴェ・ソーダンは述べました。

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