Het Amerikaanse Fabrisonic is samen met het NASA Jet Propulsion Laboratory (JPL) erin geslaagd om een warmtewisselaar te 3D printen voor bijvoorbeeld een van de toekomstige Mars missies. Bijzonder is dat de warmtewisselaar is opgebouwd uit koper en aluminium. Aluminium zorgt voor het lage gewicht en de sterkte; het koper voor de gunstige thermische eigenschappen.

 

Fabrisonic 3D print met UAM koper en aluminium in één werkstuk

Fabrisonic is een buitenbeentje in de 3D printindustrie. Het maakt namelijk gebruik van ultrasone lastechnologie (Ultrasonic Additive Manufacturing), waardoor het proces bij kamertemperatuur plaatsvindt. De ultrasone printkop waarmee verschillende metalen met elkaar worden gelast, zit in een 3-assige freesbank. Dat betekent dat de werkstukken direct kunnen worden nagefreesd. Als materiaal gebruikt Fabrisonic dunne folies. Deze worden op elkaar gedrukt en met ultrasone trillingen vervolgens op atomair niveau verbonden. De temperatuur die hiervoor nodig is, ligt ver onder het smeltpunt van het materiaal.

 

De warmtewisselaar is geïntegreerd in het structuurdeel.

 

Beperkingen huidige warmtewisselaars

Samen met de Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA JPL heeft Fabrisonic nu een warmtewisselaar gebouwd uit aluminium en koper. Beide organisaties hebben het Ultrasoon Additive Manufacturing gekwalificeerd als een techniek voor de toekomstige productie van warmtewisselaars voor satellieten en bijvoorbeeld de Mars Rover. Tot nog toe moest en zich beperken tot een stelsel van gebogen buizen die aan de buitenkant op het chassis worden gelijmd. Een alternatief is het 3D printen van een exposyhars koelkanaal dat geïntegreerd wordt in een uit aluminium gefreesd raamwerk. Epoxy is echter een slechte warmtegeleider.

 

Lichter, hogere capaciteit en monolithisch

De Cube Sat Cold Plate die Fabrisonic heeft ontwikkeld, dient zowel als structuurdeel voor een cryogene koeler als tegelijkertijd als radiator. Het koelkanaal kan niet anders dan 3D geprint worden. Hiervoor gebruikt men onder andere koper. Het gebruik van twee materialen zorgt voor de noodzakelijke sterkte en de snelle afvoer van de warmte. Daarnaast heeft Fabrisonic het aantal onderdelen verminderd van 40 naar één en het gewicht van 1,82 kilogram naar 1,26. De thermische geleiding verbetert met 25 tot 35%. Het onderdeel is uitgebreid getest tussen – 120 graden C en + 120 graden C.

Fabrisonic heeft een white paper over deze case gepubliceerd. Met de technologie kunnen ook andere materiaalcombinaties worden geprint.

Vijf jaar geleden hebben we op Made-in-Europe al een artikel gewijd aan Fabrisonic

Foto’s Fabrisonic