Jak sprawdzić wewnętrzne kanały płyty chłodzącej akumulator wydrukowanej na drukarce 3D?

Klient otrzymuje piękną wydrukowaną w 3D płytkę chłodzącą akumulator. Wygląd zewnętrzny wygląda idealnie, powierzchnie są czyste, a otwory montażowe pasują. Jednak podczas testowania systemu przepływ chłodziwa jest niższy niż oczekiwano, spadek ciśnienia jest większy niż pozwala na to konstrukcja lub, co gorsza,-występuje powolny wyciek. Problem prawie zawsze leży w kanałach, których nikt nie widzi. Pozostałości proszku, zwężone przejścia, szorstkie ściany lub niewielkie zniekształcenia geometryczne mogą pogorszyć wydajność cieplną, nawet jeśli zewnętrzna część części jest nieskazitelna. W tym artykule wyjaśniono, dlaczego kanały wewnętrzne są tak trudne do kontrolowania, pięć dostępnych praktycznych metod, jak wybrać odpowiednią kombinację, najczęściej znajdowane wady oraz jakie pytania zadać dostawcy przed złożeniem zamówienia.

Dlaczego kanały wewnętrzne są trudne do sprawdzenia

Produkcja przyrostowa metali tworzy złożone, konforemne kanały chłodzące, których tradycyjna obróbka nie jest w stanie wytworzyć. Te same kanały są również funkcjami, które najtrudniej zweryfikować. Skręcają się, rozgałęziają, zmieniają średnicę i często wnikają głęboko w część. Po zakończeniu budowy kanały są całkowicie zamknięte. Nie można w nich umieścić suwmiarki ani sondy CMM.

Typowe problemy produkcyjne pogarszają problem. Resztki proszku mogą pozostać uwięzione po odpylaniu. Powierzchnie-skierowane w dół są zwykle znacznie bardziej chropowate niż-góra. Lokalne przegrzanie lub niewystarczające podparcie może spowodować-zmniejszenie lub zniekształcenie przekroju kanału. Nawet niewielkie zmniejszenie średnicy hydraulicznej lub zwiększenie chropowatości powierzchni zwiększa opory przepływu i zmniejsza-efektywność wymiany ciepła.

Zarządzanie temperaturą baterii jest bezlitosne. Badania przeprowadzone przez NREL i inne laboratoria pokazują, że podwyższone temperatury ogniw i duże gradienty temperatur przyspieszają spadek pojemności i zwiększają ryzyko niekontrolowanej utraty temperatury. Utrzymywanie opakowania w wąskim przedziale temperaturowym (często około 15–35 stopni) ma kluczowe znaczenie zarówno dla życia, jak i bezpieczeństwa. Płyta chłodząca, której kanały wewnętrzne są częściowo zablokowane lub mają zbyt małe wymiary, nie jest w stanie zapewnić zaprojektowanego odprowadzania ciepła, na czym cierpi cały zestaw.

5 sposobów sprawdzania kanałów wewnętrznych

Skanowanie CT

Przemysłowa tomografia komputerowa jest obecnie jedyną-nieniszczącą metodą, która pozwala zmierzyć pełną-trójwymiarową geometrię kanałów wewnętrznych. Skaner generuje wolumetryczny zbiór danych, który ujawnia pozostałości proszku, lokalne ograniczenia, zmiany-grubości ścian i odchylenia od modelu CAD. Typowa rozdzielczość metalowych płyt chłodzących mieści się w zakresie od 50 µm do 100 µm, w zależności od rozmiaru części i gęstości materiału. Skanowanie CT części drukowanych 3D to złoty standard, gdy potrzebny jest ilościowy pomiar wymiarów kanału wewnętrznego.

Test przepływu

Kontrolowany przepływ wody lub chłodziwa jest przepychany przez kanały pod określonym ciśnieniem lub natężeniem przepływu. Zmierzone natężenie przepływu porównuje się z wartością projektową. Test ten jest szybki, niedrogi i bezpośrednio powiązany z wydajnością. Nie może ci tego powiedziećGdzieograniczenie polega na tym, jak bardzo zmieniła się geometria, ale szybko sygnalizuje części, które będą-sprawniejsze.

Test spadku ciśnienia

Czujniki ciśnienia są umieszczone na wlocie i wylocie, podczas gdy płyn przepływa ze stałą szybkością. Nieoczekiwanie wysoki spadek ciśnienia prawie zawsze wskazuje na zablokowanie, chropowatość lub zmniejszony-przekrój poprzeczny. Podobnie jak test przepływu, jest on nie-niszczący i przyjazny w produkcji-, ale nie dostarcza żadnych szczegółów geometrycznych.

Boroskop/endoskop

Elastyczny lub sztywny endoskop można wprowadzić do większych, stosunkowo prostych kanałów. Kontrola wzrokowa może ujawnić resztki proszku, szorstkie powierzchnie lub pozostałości podłoża. Metoda ta ogranicza się do dostępnych przejść i nie umożliwia dokładnego pomiaru wymiarów.

Cięcie-Otwarte cięcie

Wybrane części są cięte na kawałki, a wycięte powierzchnie są badane pod mikroskopem lub optyczną maszyną współrzędnościową. Jest to najbardziej bezpośredni sposób potwierdzenia tego, co widać w testach CT lub przepływie, ale część jest zniszczona. Zwykle jest używany tylko do sprawdzania poprawności procesu lub korelacji pierwszego-artykułu.

Którą metodę wybrać?

W przypadku walidacji prototypów i małych-partii większość kupujących łączy tomografię komputerową próbki części ze 100% badaniem przepływu lub spadku ciśnienia-. W produkcji seryjnej połączenie często zmienia się w kierunku testów funkcjonalnych i okresowych audytów CT. Gdy rysunek wymaga wąskich tolerancji wewnętrznych lub kanały są bardzo złożone,Kontrola kanału chłodzącegoza pomocą CT pozostaje najbardziej niezawodnym sposobem potwierdzenia pomiaru wymiaru kanału wewnętrznego.

Typowe problemy, które spotykamy w kanałach

Pozostałości proszku i blokada– Niecałkowite odpylanie pozostawia sypki lub częściowo spiekany proszek, który ogranicza przepływ. Po budowie wymagane są dokładne protokoły wibracji,-sprężonego powietrza lub czyszczenia chemicznego.

Niewymiarowe lub zniekształcone kanały– Nagromadzenie ciepła lub brak podparcia może-zmniejszyć przekrój poprzeczny o dziesiątki lub setki mikronów. Optymalizacja-parametrów procesu i lepsze strategie wsparcia redukują problem.

Nadmierna chropowatość wewnętrzna– Szczególnie dolne-powierzchnie skóry mogą być bardzo szorstkie, co zwiększa spadek ciśnienia. Orientacja konstrukcyjna i polerowanie-po procesie (płynnym lub chemicznym) poprawiają sytuację.

Pozostałości wsparcia– Wewnętrzne podpory, które nie zostały całkowicie usunięte, tworzą lokalne przeszkody. Niezbędne jest zaprojektowanie-kanałów samonośnych lub ostrożne usunięcie wsparcia.

Różnice w grubości-ściany– Lokalne przegrzanie lub przyleganie proszku może spowodować, że ściany będą grubsze lub cieńsze niż projektowano, co wpłynie zarówno na wytrzymałość, jak i parametry termiczne.

Każda z tych usterek może przejść zewnętrzną kontrolę wzrokową, ale po zainstalowaniu płyta chłodząca-może powodować słabą wydajność lub przeciekać.

Prawdziwy przypadek z Sunhingstones

Nowy-dostawca pojazdów energetycznych potrzebował rodziny aluminiowych płytek chłodzących akumulatory drukowanych w 3D ze złożonymi kanałami konforemnymi. Wczesne prototypy wykazały dobre wymiary zewnętrzne, ale nie udało się ich przetestować pod kątem przepływu: zmierzony przepływ był 18–22% niższy od docelowego, a spadek ciśnienia był odpowiednio wysoki. Tomografia komputerowa ujawniła pozostałości proszku w kilku kanałach odgałęzionych i miejscowe zmniejszenie-przekroju poprzecznego do 0,3 mm.

Zespół dostosował parametry lasera i strategię skanowania dla krytycznych obszarów kanałów, wprowadził-wieloetapową sekwencję odpylania i czyszczenia ultradźwiękowego, a także wdrożył pobieranie próbek CT na każdej płycie roboczej oraz 100% badanie przepływu. Po zablokowaniu procesu-w kolejnych partiach osiągano natężenia przepływu w granicach 5% wartości projektowych i spadku ciśnienia w określonym oknie. Wydajność wymiarowa krytycznych cech wewnętrznych wzrosła powyżej 95%.

O co zapytać dostawcę przed złożeniem zamówienia

Przed złożeniem zamówienia poproś o jasne odpowiedzi w następujących kwestiach:

Jakie metody kontroli będą stosowane w kanałach wewnętrznych (CT, przepływ, spadek ciśnienia lub kombinacja)?

Czy dla pierwszych-części artykułu będzie dostępny raport wymiarowy lub analiza CT?

Jaki proces odpylania i czyszczenia jest stosowany i jak sprawdzane są pozostałości proszku?

Czy dostawca może pokazać poprzednie dane korelujące wyniki CT z przepływem lub spadkiem-ciśnienia?

Jakie są możliwości procesu w przypadku wymiarów wewnętrznych kanałów w przypadku podobnych części?

Wybór kompetentnego producenta metalowych drukarek 3D lub fabryki płytek chłodzących akumulatory, który już rozumie te problemy, zmniejsza ryzyko późnych odkryć. Dostawca doświadczony w usługach druku 3D w metalu do zastosowań w akumulatorach EV potraktuje weryfikację kanału wewnętrznego jako standardową część procesu, a nie późniejszą refleksję. W miarę jak coraz więcej platform pojazdów elektrycznych rozpoczyna produkcję masową, zainteresowanie branży kontrolą jakości-wytwarzanych z wykorzystaniem dodatków elementów chłodzących.

Często zadawane pytania

Jak sprawdzić wnętrze części wydrukowanej w 3D bez jej cięcia?
Podstawową-nieniszczącą metodą jest przemysłowa tomografia komputerowa, która tworzy kompletną mapę 3D kanałów wewnętrznych. Testy przepływu i testy spadku ciśnienia-potwierdzają funkcjonalność bez niszczenia części.

Jak dokładne jest skanowanie CT pod kątem kanałów chłodzących?
W zależności od rozmiaru części, materiału i parametrów skanowania, przemysłowa tomografia komputerowa zazwyczaj rozpoznaje cechy w zakresie 50–100 µm i może określić ilościowo średnicę kanału, grubość ścianki i lokalizację resztek proszku z dobrą niezawodnością metrologiczną.

Czy badanie przepływu może zastąpić tomografię komputerową?
Test przepływu potwierdza, że ​​kanały działają zgodnie z wymaganiami, ale nie pozwala zlokalizować defektu ani zmierzyć rzeczywistej geometrii. Obie metody uzupełniają się; wiele projektów wykorzystuje oba.

Skąd mam wiedzieć, czy proszek nadal utknął w kanałach?
Skanowanie CT to najbardziej niezawodny sposób na wykrycie pozostałości proszku. Testy funkcjonalnego przepływu lub spadku ciśnienia-również wykażą poważne blokady, ale łagodne resztki proszku mogą mimo to przejść test przepływu, zmniejszając-długoterminową niezawodność.

Czy oferujecie niestandardowe płyty chłodzące w ilościach hurtowych?
Tak. Po zatwierdzeniu procesu za pomocą tomografii komputerowej i testów funkcjonalnych, te same parametry i plan inspekcji skalują się do wielkości produkcji w przypadku hurtowej dostawy niestandardowych płyt chłodzących.

Gotowy do sprawdzenia kanałów płyty chłodzącej?

Prześlij nam swój model 3D lub rysunek. Dokonamy przeglądu projektu kanału wewnętrznego, zalecimy odpowiednią kombinację tomografii komputerowej i testów funkcjonalnych oraz zapewnimy jasny plan DFM i inspekcji. Właściwa weryfikacja wnętrza płyty chłodzącej akumulatory wydrukowanej w 3D chroni zarówno wydajność termiczną, jak i harmonogram projektu.