Wärmeaustausch optimiert: Neuseeländische Forscher nutzen 3D-Druck zur Weiterentwicklung von Wärmeaustauschern

 12. Januar 2018  Remziye Korner  

Der Wärmeaustauscher ist ein wichtiger Bestandteil in vielen Geräten, wie zum Beispiel dem Kühlschrank oder der Heizung. Dr. Tim Huber und Professor Conan Fee, zwei Forscher der UC School of Product Design, haben sich mit dem Thema auseinandergesetzt und eine neue Metall-3D-Druckmethode zur Herstellung von Hochleistungswärmetauschern entwickelt.

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Wärmetauscher sind wichtiger Bestandteil in vielen Bereichen, bei der Heizung oder Kühlschränken zum Beispiel. Professor Conan Fee, Leiter der UC School of Product Design, und sein Kollege Dr. Tim Huber, beide aus Neuseeland, würden am liebsten jedes Design revolutionieren, vom Flugzeug bis hin zu den Kühlschränken. So kamen sie auch auf die Idee, eine neuartige Metall-3D-Druckmethode zur Herstellung von Hochleistungswärmetauschern zu entwickeln.

Die Wärmeaustauscher basieren auf traditionellen zylindrischen und quadratischen Formen und bringen mit Hilfe des 3D-Drucks komplexe Designs auf den Markt, die mit anderen Fertigungsmethoden nicht möglich wären. Auf der 8. Internationalen Konferenz für Angewandte Energie stellten sie ihre Abhandlung vor, in der Forscher PolyJet 3D-Druck verwendeten, um umweltfreundlichere Wärmeaustauscher für Kühlschränke herzustellen, nachzulesen im Chemical Engineering Science Magazin, unter dem Titel „Dispersion behavior of 3D-printed columns with homogeneous microstructures comprising differing element shapes„.

3D-Druck, der Wärme aufnimmt

Ein Wärmeaustauscher
Ein Wärmeaustauscher, entwickelt von Fee und Huber (Bild © UC School of Product Design).

Air Liquide zum Beispiel nutzte die additive Fertigung, um einen preisgekrönten Wärmeaustauschreaktor herzustellen, der für die Wasserstoffproduktion verwendet werden kann. Speziell für die Herstellung von 3D-gedruckten Kernwärmetauschern wurde auch die australische Conflux-Technologie entwickelt. Letztes Jahr erhielt das Unternehmen dafür eine erhebliche Investition von AM Ventures, einer Kapitalbeteiligungsgesellschaft. Bei UC haben Huber und Fee kürzlich eine Auszeichnung im Wert von 14.310 Dollar erhalten, um die weitere Entwicklung ihres 3D-gedruckten Wärmetauscherprojekts zu finanzieren.

Laut Professor Fee, „wird dies die Entwicklung einiger vielversprechender Technologien erleichtern, von denen erwartet wird, dass sie die Effizienz von Geräten zum Heizen oder Kühlen verbessern.“

Aktuelle Geräte sind porös. Poren innerhalb der Teilegeometrie wurden durch 3 Segmente analysiert, um ein geeignetes Design für die Anwendungen zu bestimmen.

Poren in der Teilgeometrie
Experimentelle Porenanordnungen für die 3D-gedruckten Wärmetauscher von Huber und Fee (Bild © UC School of Product Design).

Unmögliches möglich gemacht

Mit den von UC entwickelten Wärmetauschern sollen zukünftig kleinere und leichtere Geräte für die Elektronik hergestellt werden. Rennwagen die diese Produkte einsetzen können zum Beispiel dadurch einen Wettbewerbsvorteil erhalten und Wärmepumpen in Haushalten werden noch attraktiver, da leistungsfähiger bei sinkendem Preis.

Ergänzend meint Professor Fee dazu, „Das Wachstum des 3D-Drucks für neue Anwendungen ist exponentiell und stimuliert eine Vielzahl von Möglichkeiten für neue Designs, die zuvor nicht möglich waren.“

Genauere Informationen zur Arbeit von Huber und Fee gibt es hier nachzulesen. Auch Forscher der Universität Wisconsin beschäftigen sich mit dem Thema des Wärmeaustauschers und erhielten letztes Jahr 2, 1 Millionen Dollar aus Fördermitteln dafür. Wenn Huber und Fee etwas Neues in Angriff nehmen, werden wir wieder darüber berichten. Abonnieren Sie unseren Newsletter und bleiben Sie auf dem Laufenden.

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