美國企業(ye) 集團 GE 的研發部門 GE Research 已經成功地在高達 900 ° C 的溫度下測試了一種新型 3D 打印熱交換器原型。

與(yu) 馬裏蘭(lan) 大學和橡樹嶺國家實驗室（ORNL）一起設計的 GE Research 的次規模熱調節裝置具有獨特的葡萄狀幾何形狀，使其具有極端的耐熱和耐壓性能。

現在已經通過了初步試驗，其溫度超過了目前最先進的設備的能力，超過了 200 ° C，通用電氣研究公司表示，其原型可以在能源部門找到應用，" 在現有和下一代發電廠和噴氣發動機平台上實現更清潔、更有效的發電 "。

據通用電氣研究院的首席工程師 Lana Osusky 說，增材製造在項目的早期成功中發揮了重要作用。" 她說："3D 打印工藝和設計工具所提供的設計自由度使我們(men) 能夠更迅速地開發、建造和測試新的熱交換器設計，這在以前是不可能的。

" 我們(men) 可能不想吃這些葡萄，但當我們(men) 完成這個(ge) 關(guan) 鍵的裏程碑時，我們(men) 還是嚐到了勝利的滋味 "。

通用電氣研究院和 3D 打印

作為(wei) 一家跨國企業(ye) 集團的研發部門，通用電氣研究院從(cong) 事的項目範圍很廣，從(cong) 先進的機器人到生物製品，但它也有一個(ge) 強大的 3D 打印團隊，專(zhuan) 注於(yu) 開發材料、機械工藝和光學技術，以提高該技術的潛力，特別是在國防應用中。

在其之前的身份 -- 通用電氣全球研究部下，該業(ye) 務得到了 America Makes 的支持，與(yu) 勞倫(lun) 斯 - 利弗莫爾國家實驗室（LLNL）一起開發了一台商業(ye) 級金屬 3D 打印機。該項目緊隨通用電氣研究公司的美國海軍(jun) 合同之後，該公司獲得了 900 萬(wan) 美元的資金，用於(yu) 開發一種數字配對海軍(jun) 零件的方法，以加速關(guan) 鍵任務設備的生產(chan) 。

最近，GE 研究院的 Forge 實驗室設計了一個(ge) 安全的 3D 打印區塊鏈網絡，能夠以保護數據免受網絡攻擊的方式進行加密，並從(cong) 國防高級研究計劃局獲得了進一步的軍(jun) 事資助，以增材製造一個(ge) " 憑空產(chan) 生水 " 的係統。

鑒於(yu) 通用電氣在航空航天領域有著悠久的曆史，而且其通用電氣航空部門已經主動采用了 3D 打印技術，因此其通用電氣研究部門現在開發了一種優(you) 化的熱調節裝置也就不足為(wei) 奇了，它說這種裝置可以在飛行中 " 打破效率障礙 " 並 " 減少碳排放 "。

通用電氣研究部的 3D 打印次規模熱交換器原型。圖片來自通用電氣研究院。

達到一個(ge) 熱能的裏程碑

自 2019 年初以來，GE 研究院一直在通過 ARPA-E 的 " 通過材料和製造工藝的高強度熱交換 " 或 "HITEMMP " 計劃開發其新型熱交換器。原則上，這個(ge) 價(jia) 值 310 萬(wan) 美元的項目旨在產(chan) 生一種緊湊的耐溫耐壓熱交換器，能夠以更高的效率運行電力渦輪機和噴氣發動機。

在該項目中，由 Osusky 領導的一個(ge) 跨學科專(zhuan) 家團隊利用 GE 研究院設計的鎳超合金，創造了他們(men) 稱之為(wei) "UPHEAT " 的熱交換器。通過大量的模擬、原型設計和測試，科學家們(men) 的 3D 打印設備具有薄壁單元的集合，鬆散地類似於(yu) 葡萄。

與(yu) 著名的腐蝕科學專(zhuan) 家 ORNL 合作，GE Research 現在已經測試了其溫度調節裝置的熱阻，它不僅(jin) 達到了項目的最初目標 900 ° C，而且實現了接近一半的目標壓力 3626 磅 / 平方英寸，該團隊打算在 2022 年第一季度之前交付一個(ge) 完全符合要求的示範原型。

" 從(cong) 調節你在飛機上呼吸的空氣到保持你的汽車發動機、計算機和其他電子產(chan) 品的冷卻，熱交換器發揮著重要的功能，在我們(men) 的日常生活中無處不在，" 通用電氣在其發布的新聞稿中總結道。" 對 GE 來說，這些設備對於(yu) 以最清潔、最有效的方式為(wei) 世界提供大規模發電和噴氣推進係統至關(guan) 重要。"

優(you) 化熱交換器設計

在過去的三年裏，3D 打印所釋放的設計靈活性已經越來越多地看到該技術被用來開發具有獨特幾何形狀和熱阻質量的熱交換器。例如，2021 年 2 月，3D Systems 公司與(yu) 美國陸軍(jun) 簽訂合同，幫助生產(chan) 3D 打印拓撲優(you) 化的熱交換器。

早在 2019 年 5 月，ARPA-E 還授予密歇根州立大學 230 萬(wan) 美元，用於(yu) 開發一種用於(yu) 發電應用的新型添加劑製造的熱交換器。使用適合 LPBF 的合金，該團隊正在努力創建一個(ge) 可擴展的、緊湊的熱設備，該設備具有很強的抗腐蝕性和高溫性。

與(yu) 此同時，固態金屬 3D 打印專(zhuan) 家 Fabrisonic 公司一直與(yu) 美國宇航局的噴氣推進實驗室（JPL）合作，3D 打印可用於(yu) 太空的熱交換器。本月早些時候，該公司能夠幫助設計一個(ge) 新的單件零件，消除了幾十個(ge) 在長期任務中可能出現故障的小部件和接頭。