העברת עובש נשאר תהליך בסיסי בייצור פלסטיק בנפח גבוה, במיוחד עבור איסוף רכיבים אלקטרוניים ייצור מורכבים גומי או חלקי thermoset. בעוד הזרקת עובש לעתים קרובות שולט כותרות בתעשייה, להעביר עובש להצטיין שבו סובלנות הדוקה ובקרות גיאמט מורכבים נדרשים. a בקבוק מתמשך בתהליך זה, עם זאת, הוא זמן מחזור קירור. - הזמן הכולל מסגורה לכדי שילוב יעיל של טכנולוגיות מתוחכמות זה, אשר ניתן להגדיל באופן דרמטי על ידי קירור יעיל יותר, כדי למנוע את הפחתת לחץ על ידי קירור יעיל של לחץ על ידי זמן קירור יעיל של פעילות גופנית, עם זאת, באופן משמעותי, עם זאת, עם זאת, עם זאת, 000 יעיל יותר ויותר, עם זאת, 000 זמן קירור יעיל יותר ויותר, 000 זמן קירור יעיל יותר, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 יעיל, 000 חומר קירור יעיל, 000 יעיל.

שיטות קירור מסורתיות ומגבלות

תבניות העברה קונבנציונליות מסתמכות על ערוצים מקודחים או מרוצפים דרכם מים או דחוסים אוויריים.ערוצים אלה הם בדרך כלל ישר, קווי חישה אשר לרוץ לאורך בלוקים הליבה והכבדות. בעוד שפשוט למכונה, עיצוב זה מוביל לעתים קרובות למיצוי חום אחיד.אזורים מרוחקים מהערוץ נשארים חמים יותר, מה שמחייב את השלב הקירור כדי להבטיח שלמות לאורך כל החלק.

יתר על כן, שיטות מסורתיות נאבקות עם חלק מורכב גיאוגרפית.צלעות עמוק, קירות דקים, ופינות חדות יוצרות כתמים חמים כי נתיבי קירור קונבנציונליים לא יכולים להגיע ביעילות.כדי לפצות, יצרני עובש לעתים להוסיף ערוצים או להשתמש גבוה יותר שערי זרימה קרירה, אשר מגבירים את צריכת האנרגיה ואת המשאב.היעילות הטבוע של טכניקות אלה הובילה את החיפוש עבור חלופות שיכולות לספק אחידות, קירור מהיר על פני כל הסגולות.

Cooling: Geometry-Driven Heat Removal

אולי החדשנות הטרנספורמציית ביותר בהעברת קירור עובש היא קירור תואם.במקום מעברים מקדימים, קירור קונפורטיבי משתמש ערוצים שעוקבים אחר קווי המתאר המדויקים של משטח העמידות של עובש.זה אפשרי על ידי ייצור תוספים (AM) תהליכים כגון לייזר סלקטיבית (SLS) או לייזר מתכת ישיר (DM), המאפשר יצירת רשתות פנימיות מורכבות בצורת אורגני.

היתרונות הם measurable. Conformal קירור להפחית את ⁇ הטמפרטורה בתוך החלק, מיני דף מלחמה ומתח פנימי. יותר חשוב, כי המדיום הקירור מתקרב לכל נקודה על פני השטח, זמן הקירור הנדרש ניתן להפחית על ידי 20-30% או יותר.עבור מחזור דפוס העברה טיפוסי פועל 60 שניות, המתורגם כדי לחסוך 12-18 שניות לכל מחזור - עלייה מסיבית של מעל פני 35% של מחקרים אלה הוכחומים:0 שיפור טיפוסי של מחזורי קירור באופן עקבי של מחזורי זמן.

שיקולים חומריים עבור הכנסים Conformal

לא כל חומרי ייצור התוספים מתאימים להעברת עובש. מוליכות תרמית גבוהה היא קריטית, כך שתבניות עובש מוטבעות לעתים קרובות מסגסוגת פלדה כלי (למשל, H13 או 4140) או ⁇ מבוסס נחושת. ⁇ Copper-nickel מציעים העברה חום מעולה אבל עשוי לדרוש פרמטרים הדפסה מיוחדים.

תוכנת אופטימיזציה

יישום קירור קונפורמנטלי דורש יותר מאשר מדפסת.תוכנה מיוחדת מדמה העברת חום וזרימה נוזל כדי לעצב את רשת הערוץ האופטימלית. כלים כמו Autodesk Moldflow וסימנס NX יכול מודל המעגל הקירור וחיזוי אחידות טמפרטורה. מהנדסים קלטו חלק גיאומטריה, חומר עובש, תכונות מגניבות, ופרמטרי מחזור כדי ליצור פריסת ערוץ הממזער כתמים חמים.

מיקרו ערוצים: מקסימינג פני השטח

חידוש שני צובר משטח הוא קירור microchannel.כאן, ערוצי הקירור הם קטנים מאוד - על סדר של 0.2 עד 2 מ"מ בקוטר - ארוז בצפיפות בתוך התבנית.הטר ההידראולי הקטן יוצר יחס על פני השטח גבוה לנפח, להגדיל דרמטית את הפחתת חום הקורטיז. כי הערוצים הם כל כך קטנים, הם יכולים להיות ממוקמים באזורים שבהם ערוצים גדולים יותר לא יכולים להתאים, כגון ליבות דקים או סיכות כדי לסגור את הקומות.

קירור מיקרו ערוצים אינו פתרון בגודל אחד בגודל של איכות-כל.ההעברה החום המוגברת מגיעה עלות ירידה בלחץ גבוה יותר, ולכן המשאבה הקרנית חייבת להיות מסוגלת לספק קצב זרימה מספיק.בנוסף, הערוצים הקטנים נוטים לכרית אם הקריר מכיל חלקיקים או אם מתמוסס מינרלים precipitate. פיליפה וטיפול במים הופכים קריטיים, עבור תבניות ייצור גבוהות, את הזמן ניתן להפחית את העיצוב של מחזור הגומי בשנת 2021.

רקע טכני נוסף על עיצוב החלפת חום מיקרו ערוצים, בהתייחסות לסעיף הנדסת חשמל:0 (FLT:1 ;0) 1 מדע בדיוני על חילופי חום מיקרו ערוצים:2ibFLT 3:2

טכנולוגיות מתפתחות להעברת Cooling

מערכות קירור נוזליות

מעבר למים ולאוויר, קירורים מיוחדים נכנסים לרצפה של דפוס העברה. ipylene glycol ותערובת גליקול מים, למשל, יכול לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר ללא רתיחה, ומאפשר קירור אגרסיבי יותר ללא מנעול vapor. חלק מהמערכות משתמשות נוזלים דיאלקטריים שניתן להפיץ ישירות באמצעות צינורות המכילים אלקטרוניקה עבור ניטור ישן.

התפתחות נוספת היא השימוש של קירור מיקרו-זיכרון המכיל חלקיקים (למשל, אלומיניום, תחמוצת נחושת, או צינורות פחמן) מושעה בנוזל בסיס. nanofluids אלה יכולים לשפר את מוליכות תרמית על ידי 10-30% לעומת מים טהורים. מחקר מאוניברסיטת סינגפור הראה כי באמצעות 5% של אלומיניום nanofluid בקונפורציה של ערוץ קירור יכול להפחית את צריכת המים באופן עצמאי על ידי 12-ידי מים, אך עדיין יכול להפחית את צריכת חומציות נמוכה יותר מאשר רק 12%.

בקרת קירור חכמה ושילוב IoT

חיבור מערכות קירור לאינטרנט התעשייתי של דברים (IIoT) מאפשר רמה חדשה של דיוק.חיישנים משובצים בתבנית - מותאמים, ממריצים לחץ ואפילו מערך טמפרטורה אופטית סיבים - להניק נתונים בזמן אמת לאלגוריתם בקרה. Using Machine Learning, המערכת לומדת את פרופיל הקירור האופטימלי לכל מחזור, ומתאים את קצב זרימת הדם, ואפילו מעבר בין אזורי קירור שונים באופן עצמאי.

לדוגמה, אם חיישן מזהה כי חלל מסוים הוא קירור מהר יותר משכנה, בקר החכם יכול להפחית את זרימת האזור או להגדיל אותו להיקף איטי יותר, השגת קירור מאוזן גישה דינמי זה מבטל את התרגול המשותף של יתר לחץ על יתר על המידה כדי להבטיח את המיקום האטי ביותר מוצקות של IoT (IoT) בתצוגה איטית ביותר של LTF2.

ניתוח השוואתי של טכניקות קירור

כדי לעזור למעצבים לבחור את הגישה הנכונה, יש לשקול את הגורמים הבאים:

  • (FLT:0) הפחתה של זמן ההפחתה: FLT:1 קירור קונפורמנטלי בדרך כלל משיגה ירידה של 20-30%; קירור מיקרו ערוצים יכול לעלות על 40% בתנאים אידיאליים; נוזלים מתקדמים ובקרות חכמות כל אחד מוסיף 5-15% על גבי שיפורים בסיס.
  • (FLT:0) השקעה אינטיבית: קירור קונפורמנטלי 1:1 דורש ציוד AM יקר או מחוץ למיקור חוץ לשכנית שירות.מיקרוסקופ דורש דיוק מטמון או קידוח לייזר.
  • מורכבות:0 (הגדלה של ה-FLT:1 מיקרו ערוצים נוטים לחבושת.ערוצי קונפורמנטליים ב AM הכנסת יכולים להיות קשים יותר לניקוי בגלל מורכבות פנימית.
  • יעילות:0 (Energyplication: 1FLT) 1 כל הטכניקות להפחית את זמן הקירור, אשר מוריד ישירות את צריכת האנרגיה התקשורתית בחלק.ננופולים וקירור נוזלי עם משאבות מייעלות יכולים לקצץ אנרגיה נוספת ב -10-20%.
  • איכות:0 חלק: ההרחבה 1 (conformal קירור מפחית דף מלחמה ומשפר עקביות ממדית.מיקרו-ערוצי קירור יכול לגרום ללחץ תרמי אם לא תוכנן בקפידה.

עבור יצרנים רבים, גישה היברידית עובדת הכי טוב: להתחיל עם קירור קונפורמנטלי ב AM מכניסה לאזורי עובש קריטיים ביותר, תוספת עם תכונות מיקרו-ערוציות בחלקים דקים, ולאחר מכן לקשור הכל יחד עם מערכת בקרה חכמה.

יישום אתגרים ושיקולים

אימוץ טכניקות קירור חדשניות אלה אינו ללא מכשולים. ראשית, עיצוב מחדש של עובש מורשת עבור קירור קונפורמנטלי או מיקרו ערוצים דורש זמן הנדסי משמעותי.חדרי כלים רבים חסרים ניסיון עם כללי עיצוב תוספים, כגון מבנים תמיכה, ערוצי הסרת אבקה, ועובי קיר מינימליים.

שנית, אימות הוא קריטי. עיצוב ערוץ שנראה טוב בסימולציה עשוי להתנהג אחרת בתנאי הייצור. בנה חיישנים תרמיים לתוך הראשון המשפט להוסיף ולהפעיל עיצוב של ניסויים (DOE) כדי לאשר אחידות קירור.זה גם חכם להציג בהדרגה שינויים - מתון אחד חללים בזמן כדי להשוות את זמני מחזור ואת שיעורי פגם.

שלישית, לשמור על סביבה קרירה נקייה.עבור מעגלים מיקרו-ערוציים ותואמים, להתקין מסננים בקונטי עם גדלים של 50 מיקרונים או פחות. השתמש במים מחוסנים עם מעכבי קורוזיה כדי למזער את הסקאלה.חלק מהחברות מוסיפים טיפול ביו-סידה כדי למנוע צמיחה ביו-סרטמטית בערוצים המורכבים.

מחקר: Auto Encapsulation Mold

צמיגים 1 יצרנית רכב יחידה בקרת מנוע (ECU) דיור באמצעות העברת עובש מול זמן מחזור של 75 שניות, עם קירור חשבונאות עבור 40 שניות של זה. הם נסוגו עובש שלהם עם שילוב המיוצר על מכונת EOS M290 DML באמצעות מריגה פלדה.מ.מ.מ.מ.מ.מ.מ.מ.מ.מ.ק.מ.מ.2 יחידות הקונפורמול תוכנן באמצעות סימולציה של 2 חודשים, 000 שניות, 000 שניות, 000 שניות, 000 שניות, 000 של מחזור קבוע, היה מתוכנן באמצעות סימולציה סטנדרטית של מחזור שלם, לאחר מכן, לאחר מכן, 000 גרם שיפור קבוע של מחזור שלם של מחזור, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 גרם שיפור קבוע של מחזור, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן, 000 זמן קצר לאחר מכן

יתרונות סביבתיים ואנרגיה

זמני מחזור קצרים יותר מתרגמים ישירות לצריכת אנרגיה מופחתת לכל חלק.עיתונות שפועלת ב -100 קילוואט (כולל בקרים צמחיים של עובש ומשאבות) ומריצה 24/7 במשך 300 ימים בשנה יכולה לצרוך יותר מ-700 מגה-וואטה. הפחתה של זמן עד 15% חתכים את השימוש באנרגיה על ידי כ-105 מגה-וואט בשנה - חיסכון כסף וצמצום טביעת רגל פחמן.

רבים מהחידושים האלה גם מאפשרים שימוש בתבניות טמפרטורה נמוכה יותר, כי קירור יעיל יותר, צמצום הלחץ התרמית על רכיבי עובש להאריך את חיי הכלי.זה אומר פחות שיפוץ עובש ובזבוז חומרי פחות מלחיצת כלים.

תחזית עתיד

מחקר על העברת עובש קירור ממשיך להאיץ.כיוון מבטיח אחד הוא שילוב של חומרים של שינוי בשלב (PCMs) בתוך צינורות עובש. PCMs סופג כמויות גדולות של חום במהלך התכה ויכול להיות פתור מחדש במהלך שלב הקירור, מתנהג כמו buffer תרמי כי חלקה החוצה פסגות טמפרטורה.אזור אחר הוא מערך קירור רב-ג'ט, שבו עשרות מטוסים קטנים מרתיעים על עובש זה יכול להיות מכווץ היטב עם טמפרטורות רחבות, עם טמפרטורות רחבות מאוד, עם טמפרטורות רחבות.

עם זאת, אימוץ נרחב ידרוש יותר חינוך עבור מעצבים ומהנדסי תהליכים, כמו גם טכנולוגיות AM בעלות נמוכה יותר.כפי הדפסה תלת מימד תעשייתית ממשיכה להתבגר ועלויות ירידה, קירור תואם יהיה ככל הנראה ברירת המחדל עבור תבניות העברה גבוהה. יצרנים משקיעים עכשיו בטכניקות קירור חדשניות אלה יקבלו יתרון תחרותי באמצעות חישוב גבוה יותר, עלויות נמוכות יותר, באיכות טובה יותר.

מסקנה

קירור בתחובש העברה הוא כבר לא צעד פסיבי, קבוע - זה משתנה שניתן לייעל באופן אגרסיבי. קירור קונפורמנטלי, מיקרו-ערוצי גיאוגרפיה, קירור נוזלים מתקדמים ומערכות בקרה חכמות כל אחד מציעים הפחתה משמעותית של זמן מחזור, לעתים קרובות עם יתרונות כאשר משולב.ההשקעה העליונה בעיצוב, סימולציה וחומרה מוצדקת על ידי התגמול המהיר שנראה במניפסט הייצור על ידי מעבר ליצרנים מתקדמים, יכול עכשיו לבצע את הטכניקות מתקדמות יותר, החלמות, החלמות, ללא שינוי מוקדם של תהליכים מתקדמים, החלמות, במהירות גבוהה יותר, ללא שינוי מהיר יותר, אשר יכול לבצע את הטכניקות מתקדמות, החלמות, החלמות, תוך כדי להשיג את הטכניקות מתקדמות של זמן, החלמות, תוך כדי קידום מהירות יותר, במהירות גבוהה יותר, כדי להשיג את הגמישות, במהירות גבוהה יותר, כדי קידום מהירות יותר, ללא שיפור מהיר יותר, במהירות גבוהה יותר, במהירות גבוהה יותר, ללא שיפור יעיל של תהליכי קירור, ללא שיפור מהיר יותר, ללא שיפור יעיל של תהליכים מתקדמים, ללא שיפור יעיל של תהליכים מתקדמים, ללא שיפור יעיל של חומרים מתקדמים, במהירות גבוהה יותר, ללא שיפור יעיל של חומרים מתקדמים, ללא שיפור מהיר יותר, החלמות, אשר יכול לבצע את הטכניקות מתקדמות, אשר יכול להיות יעיל של זמן, החלמות, החלמות, כדי