3D打印熱交換器的資格與認證

魔猴君  行業資訊   1697天前

結合3D打印熱交換器的踐行者Conflux Technology的發展，分享了3D打印熱交換器應用中存在的基本注意事項，其中談到了3D打印熱交換器產品質量認證中存在的挑戰。本期，我們將繼續結合Conflux的實踐，探討3D打印熱交換器制造的資格與認證問題。

3D 打印Conflux Core?熱交換器的橫截面。來源：EOS

多方面提升增材制造工藝置信度

在產品質量認證范疇中，有兩個容易混淆的概念-資格（QUALIFICATION）與認證（CERTIFICATION），而實際上兩者是有區別的。資格是生產認證產品的基礎，就增材制造而言，意味著整個增材制造工藝流程（包括系統/平臺，工藝和材料）都需要經過一定程度的鑒定，才能生產出符合標準、設計規格和最終用途性能指標的認證零件。

工業革命以來，熱交換器在工程系統中具有長期的應用，這意味著傳統工藝制造的熱交換器的性能和可靠性的置信度很高，而增材制造熱交換器所采用的是新興的制造工藝和創新性的設計方式，這樣的新興工藝需要更多的資格鑒定數據來支持和加速產品的認證過程。Conflux 面向工業制造中的多個垂直市場制造熱交換器，雖不同領域對產品的監管力度不同，但Conflux 始終堅持關注一個問題，單個薄壁氣密性結構中的單個關鍵缺陷/針孔可能關系到3D打印熱交換器成功還是失敗。

左上方：獲得專利的Conflux熱交換器設計；右上方：用于表征熱機械性能的典型構造。來源：Conflux

Conflux 作為增材制造熱交換器的開拓者之一，通過為工業領域提供增材制造熱交換器解決方案，對增材制造工藝的資格問題進行了積累和總結。

穩定性和重復性

質量穩定性和重復性是實現批量生產時所面臨的關鍵問題。Conflux 開發與實施了經過實踐驗證并且功能強大的過程控制，結合特定的幾何形狀制造方法，為用戶提供最大的成功機會。

 CT 掃描的重要性

在很多情況下，通過CT 掃描對3D打印零件進行檢測是非常好的方式，但并不一定是必須的。然而，在3D打印熱交換器的制造中CT掃描是必不可少的驗證工具，該方式能夠加快開發周期，并使客戶早日確信他們需要的3D打印熱交換器沒有粉末和嚴重缺陷。

雖然CT 掃描技術的應用仍存在速度和資金成本等不利因素，但Conflux 認為，對于識別復雜3D打印熱交換器中存在的關鍵缺陷問題這種難度高的任務，CT 掃描技術的應用是利大于弊的。

左上方：重建的CT數據，顯示小管的實際表面光潔度；右上方：突出顯示嚴重缺陷的CT切片圖像。來源：Conflux 

Conflux 還借助CT掃描表征和研究與增材制造熱交換結構表面光潔度有關的現象，他們使用重建的斷層掃描數據來提高預測性能的準確性，并了解最終用途的含義。

產品測試

以計算流體動力學（CFD）和有限元分析（FEA）形式進行的模擬是AM熱交換器開發的重要工具，但是仿真模擬是無法完全替代實際產品測試的，換言之，經驗數據的重要性對于增材制造熱交換器獲得認證仍然至關重要。

Conflux 采用了一系列物理測試，通常包括以下內容：

壓力和泄漏測試，其中零件要經受規定的標準壓力；

量熱測試，目的是確定性能特征，例如散熱和壓降；

通過耐久性測試、壓力脈動、熱循環、沖擊和振動，研究耐久性并獲得更多的統計置信度。

用于確定Conflux油-水熱交換器性能特征的測試裝置。來源：Conflux

 材料特性

Conflux的核心重點是為熱和流體應用開發增材制造解決方案，他們能夠深刻理解材料特性在增材制造技術認證過程中的重要性，因此他們會執行表征工作，為通過增材制造技術實現復雜的幾何形狀提供支持。Conflux 通過這些工作的結果，能夠激發出標準增材制造合金材料的最大性能，并利用這些數據來優化提升FEA和CFD仿真的模擬精度。增材制造仍然是熱交換器生產的新興技術，資格鑒定和認證對于促進3D打印熱交換器的應用至關重要。包括Conflux 在內的增材制造熱管理解決方案提供商、3D打印設備企業、正向設計企業、材料企業正在多方面利用增材制造技術的優勢，推動高度復雜熱管理問題的解決方案