CERNは、高エネルギー物理学検出用の軽量熱交換器を開発するために積層造形法を採用

CERNは、高エネルギー物理学検出用の軽量熱交換器を開発するために積層造形法を採用
2022年8月2日、Antarctic Bearは、AHEADプロジェクトの一環として、欧州原子力機関(CERN)が3Dプリントされた冷却システムコンポーネントの開発に投資を継続することを知りました。 CERN と他の 5 つのパートナーで構成される AHEAD プロジェクトは、積層造形プロセスを使用して、部品点数を減らした軽量のスマート熱交換器を製造することを計画しています。
AHEAD は、技術研究を商業的応用に転換することを目的とした ADCLUT プログラムの第 2 フェーズで資金提供されるいくつかのプロジェクトの 1 つです。 AHEAD プロジェクトは、CERN 研究チームがスマート パイプ技術を開発した ACTURE の第 1 フェーズで実施された以前の研究を基に構築されます。
スマートパイプライン。 (画像提供: CERN)
スマート ウォール アンド ダクト (SWaP) プロジェクト (上の写真) では、3D プリントを使用して、コンポーネント内にセンサーが埋​​め込まれたスマート ダクトを作成します。これらのコンポーネントのサイズが縮小され、複雑さが増したため、冷却するシステムに近い、より狭いスペースに配置できるようになりました。これによりパフォーマンスが向上し、航空宇宙分野では燃料節約の利点が得られ、産業用冷凍アプリケーションでは効率が向上します。
この研究の目的は、既存の標準油圧回路と互換性があり、埋め込まれた流体センサーを使用して流体パラメータの測定を提供できる、新世代のスマート流体コンポーネントの基礎を築くことです。したがって、SWaP プロジェクトは第 2 フェーズへの足がかりとなり、新しい熱交換器をより高いレベルの技術準備にまで開発し、最終的に市場に投入できるようになります。
「段階的なイノベーションだけでは、今後数十年間に起こる社会的課題に対処するには不十分です。ATTRACT プロジェクトとアプローチは、画期的なイノベーションの市場への導入を加速することを目指しています」と、ATTRACT プロジェクト コーディネーターのパブロ ガルシア テロ氏は述べています。
この技術は高エネルギー物理学の検出器に起源を持ち、今後もその分野に貢献し続けるでしょうが、センサーと印刷構造のサイズが小さいため、小規模での熱および質量移動の科学的研究にも応用できます。これは、特に体内の液体を感知できる新世代のスマート人工装具など、医療用途において長期的な派生価値を持つ可能性があります。
2020 年、CERN は 3D Systems のダイレクト メタル プリンティング (DMP) テクノロジーを使用して、素粒子物理学の基礎研究のための大型ハドロン衝突型加速器 (LHCb) の冷却システムのコンポーネントである LHCb 実験用のチタン合金冷却ロッドを製造しました。
△3Dプリントチタン合金冷却ロッド この基礎物理実験では、サイズ制限、放熱の必要性、平坦性、ストリップの長さに沿った温度均一性など、製造されるコンポーネントに対して特定の要件があります。検出器ハードウェアの効率と解像度を維持するというニーズを最もよく満たすソリューションとして、付加製造が選択されました。主な要件の 1 つは、冷却チャネルと冷却される表面の間にバーが特定の厚さを持つことです。各バーの長さを考えると、機械加工は従来不可能でした。
最後に、CERN のエンジニアは 3D Systems と協力し、LaserForm TiGr23 合金材料を使用して厚さ 0.25 mm の漏れ防止冷却ロッドを印刷しました。
高エネルギー物理学、熱交換器

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