Conflux 3D 프린팅 수냉식 공기 냉각기

경쟁력 있는 가격의 초고성능 적층 제조 수냉식 공랭식 냉각기 제작

우리는 금속 3D 프린팅의 일종인 레이저 분말 베드 융합(LPBF)의 많은 발전이 마이크로 튜브 열교환기와 같은 공랭식 열교환기의 이전 업계 표준을 개선할 수 있는 기회라고 생각했습니다.
특히 다른 주요 성능 향상 이점과 함께 최대 열 전달 성능을 달성하고자 했습니다:

• 부품 크기 감소
• 무게 감소
• 에어사이드 압력 강하 감소
• 냉각수 압력 강하 감소
• 비용 절감

도전 과제

주요 과제는 성능 관점에서 작동하는 디자인을 만드는 것이었는데, 이는 우리가 설정한 무게와 부피 목표를 달성하는 것을 의미했습니다. 다시 말해, 매우 컴팩트한 열교환기를 만들어야 했습니다. 압력 강하 벤치마크 데이터를 능가하면서 필요한 표면적을 경쟁사보다 작은 부피에 넣으려면 창의적인 사고가 필요했습니다.

이 WCAC의 또 다른 중요한 과제는 하나의 입구 연결부에서 코어를 관통하는 수많은 얇은 채널로 유체를 고르게 분배할 수 있는 매니폴드를 개발하는 방법을 결정하는 것이었습니다. 마찬가지로 코어 자체의 막힘으로 인한 공기 측 압력 강하를 최소화하면서 코어에 고압 공기를 공급하는 효과적인 방법을 찾아야 했습니다.

마지막으로, 상업적 가치를 더하기 위해 디자인을 효과적으로 제작해야 한다는 것을 알고 있었습니다. 따라서 CAD 모델을 신속하게 수정할 수 있는 방식으로 구축해야 했습니다.

솔루션

마이크로 유체 규모에서 다양한 코어 형상을 설계하고 시뮬레이션하는 데 많은 시간을 투자했습니다. 설계와 시뮬레이션을 빠르게 반복하여 매우 효율적인 코어를 집중적으로 개발할 수 있었습니다. 매니폴딩에도 마찬가지로 집중적인 개발 방법론을 적용하여 코어 양쪽의 질량 유량 분포와 압력 강하 사이의 균형을 최적화했습니다.

설계 결과 높은 열전달 성능, 낮은 압력 강하, 코어를 통한 고른 질량 흐름 분포가 달성되었습니다. 이는 특히 높은 수준의 소형화를 고려할 때 매우 인상적입니다.

파라메트릭 모델링 방식을 활용하여 설계를 쉽게 조정할 수 있었습니다. 핵심 치수, 단면, 부품의 길이, 입구 및 출구 유형과 위치를 신속하게 조정할 수 있습니다. 이를 통해 다양한 애플리케이션, 다양한 경계 조건 및 패키징 요구 사항에 맞게 신속하게 재설계할 수 있습니다.

도전 과제

시뮬레이션 단계에서 가장 중요한 것은 고객의 성능 목표를 달성하는 것이었습니다. 위에서 언급했듯이 Conflux WCAC의 과제는 주어진 부피 내에서 매우 작은 압력 강하로 열전달 성능을 달성하는 것이었습니다.

시뮬레이션에서는 피처가 세밀할수록, 모델이 클수록 파일 크기가 커집니다. 따라서 고사양의 전용 컴퓨팅 클러스터에서도 시뮬레이션에 오랜 시간이 걸립니다.

또한 LPBF 제조 방식은 CAD 모델의 매끄러운 표면과 달리 표면이 거칠어집니다. 이로 인해 성능, 특히 열교환기 내의 압력 강하를 정확하게 예측하는 데 문제가 발생합니다.

솔루션

유니티의 접근 방식은 검증된 실제 성능을 제공하는 지오메트리를 개발하는 데 중점을 두었습니다. 이는 다중 물리 모델링을 활용하여 열 및 유체 역학 효율을 최적화하는 실용적이고 반복적인 설계, 시뮬레이션 및 개선 루프를 통해 달성할 수 있었습니다.

다음 단계는 실물 크기의 AM WCAC에 대한 실험실 기반 열량 측정 테스트를 수행하는 것이었습니다. 개발 과정의 일부는 실험실 테스트 결과와 시뮬레이션 결과를 비교하는 것입니다. 이를 통해 시뮬레이션 모델의 상관관계를 파악하여 예측 정확도를 향상시킬 수 있습니다. 고객이 다른 경계 조건 세트를 가지고 찾아오면 계속 확장되는 데이터베이스에 저장된 상관 관계 작업을 기반으로 확신을 가질 수 있습니다.

수많은 열 과제를 해결한 Conflux는 프로젝트 초기에 설정한 목표를 초과 달성한 물 충전 공기 냉각기 열교환기를 설계 및 생산했습니다.

적응형 설계, 내장형 복잡성, 고효율/저질량을 갖춘 Conflux의 물 충전 공기 냉각기(WCAC)는 다른 애플리케이션의 요구 사항을 충족하도록 쉽게 수정할 수 있는 고성능 차량의 표준을 제시합니다.

모든 테스트 결과에 대해 자세히 알아보려면 기술 프레젠테이션을 위해 저희 팀에 문의하세요.