Kuidas kontrollida 3D-prinditud aku jahutusplaadi sisemisi kanaleid?

Klient saab ilusa 3D-prinditud aku jahutusplaadi. Välimus näeb välja täiuslik, pinnad on puhtad ja kinnitusavad on ühel joonel. Kuid süsteemi testimise ajal on jahutusvedeliku vool oodatust madalam, rõhulangus suurem, kui konstruktsioon lubab, või, mis veelgi hullem, -leke aeglane. Peaaegu alati on probleem kanalite sees, mida keegi ei näe. Jääkpulber, kitsendatud käigud, karedad seinad või kerged geomeetrilised moonutused võivad kahjustada soojuslikku jõudlust isegi siis, kui detaili väliskülg on veatu. See artikkel selgitab, miks on sisemisi kanaleid nii raske kontrollida, millised on viis praktilist meetodit, kuidas valida õige kombinatsioon, millised vead me kõige sagedamini leiame ja milliseid küsimusi küsida tarnijalt enne tellimuse esitamist.

Miks on sisekanaleid raske kontrollida?

Metallilisandite tootmine loob keerukad konformsed jahutuskanalid, mida traditsiooniline mehaaniline töötlemine ei suuda toota. Neid samu kanaleid on ka kõige raskem kontrollida. Need keerduvad, hargnevad, muudavad läbimõõtu ja jooksevad sageli sügavale detaili sees. Kui ehitus on lõpetatud, on kanalid täielikult suletud. Nende sisse ei saa nihikut ega CMM-sondi panna.

Tavalised tootmisprobleemid muudavad probleemi hullemaks. Pulbrijäägid võivad pärast pulbri eemaldamist lõksu jääda. Allapoole-suunatud pinnad kipuvad olema palju karedamad kui üles-suunatud pinnad. Kohalik ülekuumenemine või ebapiisav tugi võib põhjustada kanali ristlõike kahanemist{5}} või moonutusi. Isegi väike hüdraulilise läbimõõdu vähenemine või pinna kareduse suurenemine suurendab voolutakistust ja vähendab soojusülekande efektiivsust.

Aku soojusjuhtimine on andestamatu. NREL-i ja teiste laborite uuringud näitavad, et kõrgem rakutemperatuur ja suured temperatuurigradiendid kiirendavad võimsuse vähenemist ja suurendavad termilise põgenemise ohtu. Pakendi hoidmine kitsas temperatuuriaknas (sageli umbes 15–35 kraadi) on nii elu kui ka ohutuse seisukohast ülioluline. Jahutusplaat, mille sisekanalid on osaliselt ummistunud või alamõõdulised, ei suuda tagada kavandatud soojuse tagasilükkamist, mistõttu kannatab kogu pakk.

5 viisi sisemiste kanalite kontrollimiseks

CT skaneerimine

Tööstuslik kompuutertomograafia on praegu ainus mittepurustav meetod, mis suudab mõõta sisekanalite täielikku kolmemõõtmelist-geomeetriat. Skanner loob mahulise andmestiku, mis näitab jääkpulbrit, kohalikke piiranguid, seina-paksuse varieerumist ja kõrvalekaldeid CAD-mudelist. Metallist jahutusplaatide tüüpiline eraldusvõime on vahemikus 50 µm kuni 100 µm, sõltuvalt osa suurusest ja materjali tihedusest. 3D-prinditud osade CT-skannimine on kuldstandard, kui vajate kvantitatiivset sisekanali mõõtmete mõõtmist.

Voolu test

Kontrollitud vee või jahutusvedeliku vool surutakse läbi kanalite kindlaksmääratud rõhu või voolukiirusega. Mõõdetud voolukiirust võrreldakse arvutusliku väärtusega. See test on kiire, odav ja tulemuslikkusega otseselt seotud. See ei saa teile öeldakuspiirang on või kui palju geomeetria on muutunud, kuid see märgib kiiresti osad, mis ei tööta{0}}.

Rõhulanguse test

Rõhuandurid asetatakse sisse- ja väljalaskeavasse, samal ajal kui vedelik voolab ühtlase kiirusega. Ootamatult suur rõhulangus näitab peaaegu alati ummistust, karedust või ristlõike vähenemist. Sarnaselt voolutestiga on see mittepurustav ja tootmise-sõbralik, kuid see ei anna geomeetrilisi detaile.

Boreskoop / endoskoop

Painduva või jäiga endoskoopi saab sisestada suurematesse suhteliselt sirgetesse kanalitesse. Visuaalne kontroll võib paljastada pulbri jääke, karedaid pindu või tugijääke. Meetod piirdub ligipääsetavate läbikäikudega ja mõõtmeid ei saa täpselt mõõta.

Lõika-Ava jaotus

Valitud osad lõigatakse osadeks ja lõikepindu uuritakse mikroskoobi või optilise CMM-iga. See on kõige otsesem viis kinnitada, mida CT või voolutestid näevad, kuid osa on hävinud. Tavaliselt kasutatakse seda ainult protsesside kinnitamiseks või esimese -artikli korrelatsiooniks.

Millise meetodi peaksite valima?

Prototüübi ja väikese{0}}partii valideerimiseks kombineerib enamik ostjaid osade proovide CT-skannimist 100% voolu- või rõhulanguse{2}}testiga. Seeriatootmises nihkub segu sageli funktsionaalse testimise ja perioodiliste CT-auditite poole. Kui joonisel on vaja kitsaid sisemisi tolerantse või kanalid on väga keerulised,Jahutuskanali kontrollCT-ga on kõige usaldusväärsem viis sisekanali mõõtmete mõõtmise kinnitamiseks.

Levinud probleemid, mida leiame kanalites

Pulbrijäägid ja ummistus– Mittetäielik puuderdus jätab lahtise või osaliselt paagutatud pulbri, mis piirab voolu. Pärast ehitamist on vajalik põhjalik vibratsioon, suruõhk-või keemiline puhastus.

Alamõõdulised või moonutatud kanalid– Soojuse kogunemine või toe puudumine võib ristlõiget{0}}kümnete või sadade mikronite võrra kahandada. Protsessi-parameetrite optimeerimine ja paremad tugistrateegiad vähendavad probleemi.

Liigne sisemine karedus– Eelkõige võivad nahapinnad{0}} olla väga karedad, suurendades rõhulangust. Ehitamise orientatsioon ja protsessijärgne-poleerimine (abrasiivvool või keemiline) parandavad olukorda.

Toetuse jäänused– Sisemised toed, mida pole täielikult eemaldatud, tekitavad kohalikke takistusi. Disain isetoetavate-kanalite jaoks või tugiteenuste hoolikas eemaldamine on hädavajalik.

Seina{0}}paksuse erinevus– Kohalik ülekuumenemine või pulbriline nakkumine võib muuta seinad kavandatust paksemaks või õhemaks, mõjutades nii tugevust kui ka soojust.

Kõik need defektid võivad läbida välise visuaalse kontrolli, kuid võivad pärast paigaldamist põhjustada jahutusplaadi halva{0}}toimivuse või lekke.

Päris juhtum firmalt Sunhingstones

Uus-energiasõidukite tarnija vajas keerukate konformsete kanalitega alumiiniumist 3D-prinditud akujahutusplaatide perekonda. Varased prototüübid näitasid häid välismõõtmeid, kuid voolukatse ebaõnnestus: mõõdetud vooluhulk oli 18–22% alla eesmärgi ja rõhulangus oli vastavalt suur. CT-skaneerimine näitas pulbri jääke mitmes harukanalis ja lokaalse ristlõike vähenemist kuni 0,3 mm.

Meeskond kohandas laserparameetreid ja skaneerimisstrateegiat kriitiliste kanalipiirkondade jaoks, võttis kasutusele mitmeetapilise pulbri eemaldamise ja ultrahelipuhastusjärjestuse ning rakendas CT-proovide võtmist igal ehitusplaadil ja 100% voolu testimist. Pärast protsessi lukustamist- saavutasid järgnevad partiid voolukiirused, mis jäid 5% piiresse kavandatud ja rõhu{5}}languse väärtustest määratud aknas. Kriitiliste sisemiste omaduste mõõtmete tootlus tõusis üle 95%.

Mida küsida tarnijalt enne tellimist

Enne tellimuse esitamist küsige selgeid vastuseid järgmistele punktidele:

Milliseid kontrollimeetodeid sisekanalites kasutatakse (CT, vooluhulk, rõhulangus või kombinatsioon)?

Kas artikli esimeste osade kohta esitatakse mõõtmete aruanne või CT-analüüs?

Millist pulbri eemaldamise ja puhastamise protsessi kasutatakse ning kuidas kontrollitakse pulbri jääke?

Kas tarnija saab näidata varasemaid andmeid, mis korreleerivad CT tulemusi voolu või rõhu{0}}languse toimivusega?

Milline on protsessi võimekus sarnaste osade sisemiste kanalimõõtmete jaoks?

Võimeka metallist 3D-printimise tootja või akujahutusplaadi tehase valimine, kes juba mõistab neid probleeme, vähendab hilinenud avastuste riski. EV Battery rakenduste metallist 3D-printimise teenuse alal kogenud tarnija käsitleb sisekanalite kontrollimist protsessi standardse osana, mitte tagantjärele. Tööstuse tähelepanu lisanditest-toodetud jahutuskomponentide kvaliteedikontrollile kasvab jätkuvalt, kuna rohkem elektrisõidukite platvorme läheb hulgitootmisse.

KKK

Kuidas kontrollida 3D-prinditud osa sisemust ilma seda lõikamata?
Peamine mittepurustav meetod on tööstuslik CT-skaneerimine, mis loob sisekanalite täieliku 3D-kaardi. Voolukatse ja rõhu-languse testimine annavad funktsionaalse kinnituse ilma detaili hävitamata.

Kui täpne on jahutuskanalite CT-skaneerimine?
Sõltuvalt osa suurusest, materjalist ja skaneerimise parameetritest lahendab tööstuslik CT tavaliselt 50–100 µm piire ning suudab hea metroloogilise usaldusväärsusega kvantifitseerida kanali läbimõõtu, seina paksust ja pulbri jääkkohti.

Kas voolutest võib asendada CT-skannimist?
Voolukatse kinnitab, et kanalid toimivad nõuetekohaselt, kuid see ei suuda tuvastada defekti ega mõõta tegelikku geomeetriat. Need kaks meetodit täiendavad üksteist; paljud projektid kasutavad mõlemat.

Kuidas ma tean, kas pulber on endiselt kanalite sees kinni?
CT-skaneerimine on kõige usaldusväärsem viis pulbri jääkide tuvastamiseks. Funktsionaalsete voolu- või rõhulanguste{1}}testid märgivad samuti tõsiseid ummistusi, kuid kerge jääkpulber võib siiski läbida voolutesti, vähendades samas pikaajalist{2}}usaldusväärsust.

Kas pakute hulgimüügikogustes kohandatud jahutusplaate?
Jah. Kui protsess on CT ja funktsionaalse testimisega valideeritud, laienevad samad parameetrid ja kontrollikava tootmismahtudele kohandatud jahutusplaadi hulgimüügi jaoks.

Kas olete valmis oma jahutusplaadi kanaleid kontrollima?

Saada meile oma 3D mudel või joonis. Vaatame üle sisemise kanali kujunduse, soovitame sobivat CT-skannimise ja funktsionaalse testimise kombinatsiooni ning koostame selge DFM-i ja kontrolliplaani. 3D-prinditud aku jahutusplaadi sisemuse nõuetekohane kontrollimine kaitseb nii soojuslikku jõudlust kui ka projekti ajakava.