Das Unternehmen ToffeeX hat gemeinsam mit dem Imperial College London und der Universität Wolverhampton einen wichtigen Fortschritt im Bereich des thermischen Managements erzielt. Im Rahmen des „Multiscale Optimisation Framework for Aerospace Cold-Plates (MOfAC)“-Projekts wurde ein innovatives Multiskalen-Modellierungsverfahren entwickelt, das die Produktion von leistungsstarken Wärmetauschern ermöglicht. Dabei kam hochreines Kupfer zum Einsatz, das mittels Laser Powder Bed Fusion (L-PBF) erfolgreich additiv gefertigt wurde.
Effizientere Wärmemanagement-Lösungen
Bisherige Methoden zur thermischen Simulation wie die Computational Fluid Dynamics (CFD) stoßen bei komplexen Anwendungen oft an ihre Grenzen. Sie erfordern hohe Rechenleistung und bieten nur eingeschränkte Designiterationen, was die Entwicklungsprozesse verlangsamt. Das neue Multiskalen-Framework hingegen teilt das Simulationsproblem in kleinere Einheiten, sogenannte „Unit Cells“, auf. Dadurch werden nicht nur die Rechenzeiten erheblich reduziert, sondern auch die Genauigkeit und Flexibilität der Designs verbessert.
Die Fähigkeit, hochreines Kupfer mit 3D-Druck zu verarbeiten, stellt einen weiteren Meilenstein dar. Kupfer ist aufgrund seiner hervorragenden thermischen Leitfähigkeit besonders für Wärmemanagementanwendungen geeignet, war jedoch bisher schwer in additiven Fertigungsverfahren zu verarbeiten. Fortschritte in der Lasersteuerung und Strahlformung durch die Forschungsgruppe der Universität Wolverhampton haben diese Herausforderungen gemeistert.
Breite Anwendungsbereiche und Nachhaltigkeit
Wärmeübertrager, die mit dem neuen Modellierungsansatz entwickelt wurden, zeichnen sich durch hohe thermische Effizienz und Langlebigkeit aus. Sie können in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt werden, darunter Wasserstoff-Brennstoffzellen, die Luft- und Raumfahrt sowie moderne Elektronik. Zudem trägt die optimierte Nutzung von Energie und Materialien zur Reduktion von CO₂-Emissionen bei, was den globalen Nachhaltigkeitszielen entspricht.
Nicholas Raske, Senior Engineer bei ToffeeX, betonte: „Die Kombination von Multiskalen-Modellierung und additiver Fertigung mit Kupfer revolutioniert die Ingenieurspraxis. Gemeinsam mit unseren Partnern entwickeln wir Lösungen, die schneller, effizienter und umweltfreundlicher sind.“
Professor Arun Arjunan, Direktor des Elite Centre for Manufacturing Skills der Universität Wolverhampton, ergänzte:
„Unsere Arbeit zeigt das enorme Potenzial der additiven Fertigung in Verbindung mit modernem Wärmemanagement. Wir werden weiterhin an innovativen Lösungen für die wachsende Nachfrage in der Industrie arbeiten.“
Die Partnerschaft zwischen ToffeeX, dem Imperial College London und der Universität Wolverhampton unterstreicht die Bedeutung interdisziplinärer Zusammenarbeit bei der Lösung technischer Herausforderungen. Das MOfAC-Projekt setzt neue Maßstäbe in der Entwicklung nachhaltiger und effizienter Wärmemanagementsysteme.