Progressi nella gestione termica grazie alla stampa 3D con rame
Collaborazione innovativa per soluzioni sostenibili
ToffeeX, l’Imperial College di Londra e l’Università di Wolverhampton hanno presentato un’importante innovazione nel campo della gestione termica. Attraverso il progetto “Multiscale Optimization Framework for Aerospace Cold-Plates (MOfAC)”, il gruppo ha sviluppato un metodo avanzato di modellazione multiscala, combinato con la stampa 3D di rame ad elevata purezza. Questo approccio apre nuove prospettive per la creazione di scambiatori di calore efficienti e sostenibili.
Produzione di rame puro con tecnologie additive
Per la prima volta, il rame ad elevata purezza è stato prodotto con successo utilizzando il processo Laser Powder Bed Fusion (L-PBF). Questo progresso rappresenta una svolta per la produzione di componenti complessi in rame, materiale noto per la sua eccezionale conduttività termica ma tradizionalmente difficile da lavorare attraverso metodi di produzione additiva.
Il nuovo metodo di modellazione multiscala divide i problemi complessi in unità più semplici, le cosiddette “celle unitarie”. Ciò consente di ridurre i tempi di calcolo e aumentare la precisione, superando i limiti delle tecniche di simulazione tradizionali, come la fluidodinamica computazionale (CFD). Grazie ai progressi nel controllo laser e nella modellazione del raggio, i ricercatori dell’Università di Wolverhampton hanno superato le sfide legate alla lavorazione del rame.
Vantaggi e applicazioni
Gli scambiatori di calore prodotti con questa tecnologia presentano microstrutture precise, con dimensioni di circa 450 µm, realizzate con rame ad alta purezza. Questi componenti offrono una gestione termica altamente efficiente e possono essere impiegati in una vasta gamma di settori, tra cui:
Celle a combustibile a idrogeno
Aerospazio
Elettronica avanzata
L’ottimizzazione nell’uso di energia e materiali riduce le emissioni di CO₂, contribuendo agli obiettivi globali di sostenibilità. Questa tecnologia, inoltre, accelera i tempi di sviluppo e consente la realizzazione di design più complessi e flessibili rispetto ai metodi tradizionali.
Dichiarazioni dei partner
Nicholas Raske, ingegnere senior di ToffeeX, ha dichiarato: “L’integrazione della modellazione multiscala con la produzione additiva in rame sta trasformando le pratiche ingegneristiche. Con i nostri partner, stiamo creando soluzioni più rapide, efficienti e rispettose dell’ambiente.”
Il professor Arun Arjunan, direttore dell’Elite Center for Manufacturing Skills presso l’Università di Wolverhampton, ha aggiunto: “Il nostro lavoro dimostra il grande potenziale della produzione additiva nella gestione termica moderna. Siamo impegnati nello sviluppo di soluzioni innovative per rispondere alle crescenti esigenze del settore.”
Importanza della collaborazione interdisciplinare
La partnership tra ToffeeX, Imperial College London e l’Università di Wolverhampton evidenzia il valore della collaborazione tra discipline diverse per affrontare sfide tecniche complesse. Il progetto MOfAC rappresenta un nuovo standard nello sviluppo di sistemi di gestione termica sostenibili ed efficienti, mostrando come l’innovazione possa migliorare le performance e ridurre l’impatto ambientale.
