H3X utilizza la stampa 3D per costruire un motore elettrico straordinario
Una startup ha sfruttato la tecnologia di stampa 3D in rame per produrre un motore elettrico molto più potente.
H3X, con sede a Denver, l’azienda sviluppa avanzati sistemi di propulsione elettrica per aerei. Questa è una sfida mostruosa per la scienza e l’industria, poiché dovremo passare dai combustibili fossili inquinanti alle alternative elettriche ad un certo punto in un futuro relativamente prossimo.
Purtroppo la tecnologia di oggi non è adatta. La combinazione di batteria e peso del motore semplicemente non consente la produzione nemmeno di aerei per pendolari a medio raggio. Maggiore è l’autonomia richiesta, più batterie devono essere presenti a bordo e questo aumenta il peso. Ad un certo punto è essenzialmente poco pratico considerare la propulsione elettrica in questo scenario.
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Ci sono due soluzioni, ovviamente. Si potrebbe aumentare la densità di energia della batteria e ciò significherebbe che è necessario trasportare meno batterie, riducendo il peso. Ci sono un sacco di aziende che lavorano su questo problema e molte utilizzano la tecnologia di stampa 3D per farlo, inclusa Sakuú .
L’altra soluzione è rendere il motore più efficiente, e questa è la strategia di H3X.
La chiave dell’efficienza in un motore elettrico è la gestione del calore. Con l’aumento dei livelli di energia, aumenta anche il calore e, se le soglie vengono superate, il motore può guastarsi e danneggiarsi permanentemente.
H3X ha accolto questa sfida come una sfida di progettazione e si è resa conto di poter stampare in 3D componenti interni del motore in rame con design complessi. Queste strutture sono state in grado di estrarre il calore dal motore con un’efficienza molto maggiore rispetto all’utilizzo di parti progettate e prodotte in modo convenzionale.
H3X spiega il design:
“H3X ha sviluppato un nuovo tipo di bobina dello statore che viene prodotta in modo additivo utilizzando rame puro con una conduttività IACS >93%. Le nostre bobine AM raggiungono un fattore di riempimento in rame >70% nell’HPDM-250 e offrono un miglioramento del 40% rispetto agli avvolgimenti convenzionali in termini di densità di corrente continua massima.
Ciò consente al motore di gestire livelli di potenza più elevati e quindi di essere più efficiente.
Il risultato è un motore che è apparentemente 3 volte più efficiente dei motori elettrici concorrenti quando si misura il rapporto potenza/peso. Mentre i motori “best in class” di oggi raggiungono 3-4 kW/kg, il motore HPDM-250 di H3X può raggiungere 13 kW/kg — continuamente!
H3X spiega:
“L’HPDM-250 è interamente ottimizzato per la densità di potenza e l’efficienza. Presenta il più alto livello di integrazione sul mercato, reso possibile dalle nostre metodologie di progettazione olistica radicate nei primi principi e nelle competenze multidisciplinari nell’elettronica di potenza e nelle macchine elettriche.
L’efficienza specifica dell’HPDM-250 è notevole, perché potrebbe consentire la produzione di veri e propri aerei di linea elettrici. H3X spiega:
“A 13 kW/kg continui, l’HPDM-250 supera i requisiti di ARPA-E ed è almeno 3 volte migliore dei sistemi attuali. È un cambiamento radicale nella tecnologia della propulsione elettrica e rimuove una delle principali barriere che bloccano la commercializzazione diffusa degli aerei elettrici”.
H3X si aspetta che il suo motore venga utilizzato in qualsiasi applicazione che richieda motori elettrici leggeri. Questo va ben oltre gli aerei e potrebbe anche essere preso in considerazione per UAV, nautica, automotive e persino applicazioni militari. Si aspettano che l’HPDM-250 venga utilizzato specificamente per “Grandi aerei commerciali elettrificati per voli a corto raggio a meno di 1000 miglia (1600 km).”
Questo è uno sviluppo incredibile che potrebbe plasmare il nostro futuro in molti modi, se commercializzato con successo da H3X.
È anche un esempio di come la tecnologia di stampa 3D può cambiare radicalmente un design che è rimasto pressoché lo stesso per decenni. Per molti versi i nostri ingegneri e designer sono stati a lungo prigionieri nella prigione degli strumenti e delle tecniche di progettazione tradizionali.
Le tecniche aggiuntive sono il jailbreak.
