US-Forscher haben mit Hilfe von 3D-Metalldruck einen Wärmetauscher entwickelt, der bei 20 Prozent weniger Gewicht an 20 Prozent effektiver Leistung gewinnt. Neben der Reduzierung des Materialverbrauchs, schnellerer Entwicklungszeit, höherer Resistenz gegen Druck und weiteren Vorteilen, ist ein Vorteil von besonderer Bedeutung.

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Ein Forscherteam der University of Maryland hat mit dem Direct 3D-Metalldruck-Verfahren (DMP) von 3D Systems einen neuen Wärmetauscher additiv gefertigt, der bei weniger Gewicht eine höhere Leistung bietet. Bei dem Gerät selbst handelt es sich um einen wichtigen Durchbruch technischer Geräte dieser Art, weil Wärmetauschsysteme elementar für unser modernes Leben geworden sind.

In enger Zusammenarbeit mit 3D Systems und dem Gebäudetechnologie-Office des US-Energieministeriums gelang der University of Maryland der Einstieg in den 3D-Metalldruck. Mit Einsatz der Direct-3D-Metalldrucktechnik (DMP) von 3D Systems konnte ein Wärmetauscher in einer effizienten, unkonventionellen Bauform entwickelt werden.

Auf technischer Seite ist es ein 1 Kilowatt Luft-Kühlmittel-Wärmetauscher, der in einem einzigen Stück gedruckt wurde. Für den Einsatz der DMP-Metalldruck-Technologie verwendet 3D Systems Metall-3D-Drucker wie den ProX™ DMP 320 (siehe Video am Ende des Artikels).

Wärmetauscher
Der Wärmetauscher wurde mit 3D-Druck gefertigt. Zum Einsatz kam das DMP-Verfahren von 3D Systems (Bild © energy.gov).

Viele Vorteile

Die Entwicklung eines Wärmetauschers im klassischen Fertigungsverfahren dauert Monate bezüglich der Herstellung eines Prototypen. Der Prototyp des 3D-gedruckten Wärmetauschers hingegen wurde innerhalb weniger Wochen entwickelt, berichtet energy.gov.

Der Wärmetauscher wiegt 20 Prozent weniger als sein Vorgänger und weist eine 20 Prozent höhere Effizienz als existierende Wärmetauscher auf. Die feste Form des Wärmetauschers bedeutet mehr Resistenz gegen Druck und Leckage. Die Haltbarkeit wurde verlängert, die Leistung verbessert und damit eine effizientere Heizung oder Kühlung erreicht. Gegenüber der traditionellen Fertigung wurde Materialabfall gespart.

Energieverbrauche erheblich reduzieren

Nach Angaben der Forscher kann das aktuelle Modell ihres gedruckten Wärmetauschers in verschiedenen Größen in Gewerbe- und Wohnanlagen oder Wärmepumpsystemen eingesetzt werden, was den Weg für den industriellen Einsatz ebnet. Die Technologie könnte den Forschern zufolge dazu beitragen, den Energieverbrauch der US-Amerikaner erheblich zu reduzieren, der allein bei der Heizung, Lüftung und Kühlung besteht.

Zur Zeit arbeitet das Forscherteam an einen Prototypen mit 10 Kilowatt Leistung, der zusammen mit dem 1 Kilowatt Wärmetauscher in einer drei Tonnen schwere Wärmepumpe getestet werden soll. Die  neuen Wärmetauscher könnten, wenn alles gut geht, in fünf Jahren im Handel erhältlich sein. Wir halten darüber in unserem kostenlosen Newsletter auf dem Laufenden.

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