Podczas gdy tradycyjne techniki produkcji są nadal stosowane w większych przemysłowych wymiennikach ciepła, produkcja dodatków metalowych coraz częściej znajduje zastosowanie w mniejszych, bardziej kompaktowych konstrukcjach, takich jak elektronika, zastosowania energii odnawialnej, cykle chłodnicze, ogniwa paliwowe, pojazdy z silnikami spalinowymi i ostatecznie pojazdy elektryczne. Główną zaletą tej technologii jest większa swoboda projektowania, która powinna umożliwić bardziej wydajne przenoszenie ciepła przy jednoczesnym zmniejszeniu liczby wymaganych części. Skutkuje to mniejszym zużyciem miejsca i materiałów, co pozwala na stosowanie lżejszych urządzeń do obsługi większych obciążeń termicznych i gęstości mocy.
Istnieje kilka sposobów na wykorzystanie produkcji dodatków do bardziej wydajnych wymienników ciepła.
1. Zwiększ obszar dostępny do wymiany ciepła dzięki zastosowaniu struktur kratowych, przypiętych żeber i mikrokanałów. Wszystkie te cechy pozwalają na większy transfer ciepła kosztem większego spadku ciśnienia w wymienniku ciepła. W szczególności struktura siatki, jeśli nie zostanie odpowiednio zaprojektowana, może niekorzystnie wpłynąć na ogólną wydajność systemu ze względu na zwiększony opór przepływu płynu. Z drugiej strony, płetwy przypięte są prawie zawsze korzystne: podczas gdy oczekuje się tylko niewielkich ulepszeń od płetw okrągłych i eliptycznych, żebra diamentowe, aerodynamiczne i prostokątne oferują najwyższe wskaźniki wymiany ciepła na spadek ciśnienia.
2. Zwiększ turbulencje przepływu w kanałach wewnętrznych. Prądy wirowe są tworzone w przepływie osiowym, aby stworzyć kwadratowe ortogonalne pole prędkości, zmniejszając grubość warstwy granicznej i promując wymianę ciepła. Ten wir może być tworzony przez skręcone rury lub generatory wirów. To ostatnie można osiągnąć za pomocą technologii Topienia Laserowego (SLM / DMLS) bez montażu i prawie bez dodatkowych kosztów z korpusem wymiennika ciepła i zapewnia 40% wzrost współczynnika przenikania ciepła tylko przy niskich stratach ciśnienia.
3. Otrzymywany metodą chropowatej powierzchni. Podczas gdy można osiągnąć poprawę współczynników przenikania ciepła do 70%, takie podejście znacznie zwiększa współczynnik tarcia, co z kolei powoduje większe straty ciśnienia. Efekt ten staje się jeszcze ważniejszy w przypadku mikrokanałów o małych średnicach hydraulicznych.
W zależności od konkretnego zastosowania i ogólnej geometrii, ulepszenia te mogą pomóc projektantom osiągnąć docelową wydajność, wykorzystując swobodę projektowania, którą Oferuje Metal AM, do projektowania opłacalnych, wysokowydajnych urządzeń do zarządzania ciepłem.