Kaip patikrinti 3D spausdintos baterijos aušinimo plokštės vidinius kanalus?

Klientas gauna gražią 3D spausdintą baterijos aušinimo plokštę. Išorė atrodo nepriekaištingai, paviršiai švarūs, tvirtinimo angos išsirikiuoja. Tačiau sistemos bandymo metu aušinimo skysčio srautas yra mažesnis nei tikėtasi, slėgio kritimas yra didesnis nei leidžia konstrukcija arba, dar blogiau, yra lėtas nuotėkis. Problema beveik visada slypi kanalų viduje, kurių niekas nemato. Miltelių likučiai, susiaurėję praėjimai, šiurkščios sienos ar nedidelis geometrinis iškraipymas gali sugadinti šilumines charakteristikas, net jei detalės išorė yra nepriekaištinga. Šiame straipsnyje paaiškinama, kodėl vidinius kanalus taip sunku patikrinti, kokie penki praktiniai metodai, kaip išsirinkti tinkamą derinį, kokius defektus dažniausiai aptinkame ir kokius klausimus reikia užduoti savo tiekėjui prieš pateikdami užsakymą.

Kodėl sunku patikrinti vidinius kanalus

Metalo priedų gamyba sukuria sudėtingus konforminius aušinimo kanalus, kurių tradicinis apdirbimas negali pagaminti. Tuos pačius kanalus taip pat sunkiausia patikrinti. Jie sukasi, šakojasi, keičia skersmenį ir dažnai eina giliai detalės viduje. Kai statyba baigta, kanalai yra visiškai uždari. Į jų vidų negalite įdėti apkabos ar CMM zondo.

Įprastos gamybos problemos pablogina problemą. Miltelių likučiai gali likti įstrigę po nuvalymo. Žemyn-atsukti paviršiai paprastai būna daug šiurkštesni, nei į viršų-atsukti paviršiai. Dėl vietinio perkaitimo arba nepakankamo palaikymo kanalo skerspjūvis- gali susitraukti arba iškraipyti. Net nedidelis hidraulinio skersmens sumažinimas arba paviršiaus nelygumo padidėjimas padidina srauto pasipriešinimą ir sumažina šilumos perdavimo efektyvumą.

Akumuliatoriaus šilumos valdymas yra negailestingas. NREL ir kitų laboratorijų tyrimai rodo, kad aukštesnė ląstelių temperatūra ir dideli temperatūros gradientai pagreitina talpos nykimą ir padidina šiluminio pabėgimo riziką. Pakuotės laikymas siaurame temperatūros lange (dažnai maždaug 15–35 laipsnių) yra labai svarbus ir gyvybei, ir saugumui. Aušinimo plokštė, kurios vidiniai kanalai yra iš dalies užblokuoti arba per maži, negali užtikrinti numatyto šilumos atmetimo, todėl nukenčia visa pakuotė.

5 būdai, kaip patikrinti vidinius kanalus

CT nuskaitymas

Pramoninė kompiuterinė tomografija šiuo metu yra vienintelis neardomasis metodas, kuriuo galima išmatuoti visą trimatę-vidinių kanalų geometriją. Skaitytuvas generuoja tūrinį duomenų rinkinį, kuris atskleidžia miltelių likučius, vietinius apribojimus, sienelės storio pokyčius ir nukrypimus nuo CAD modelio. Įprasta metalinių aušinimo plokščių skiriamoji geba svyruoja nuo 50 µm iki 100 µm, priklausomai nuo dalies dydžio ir medžiagos tankio. 3D spausdintų dalių CT nuskaitymas yra auksinis standartas, kai reikia kiekybinio vidinio kanalo matmenų matavimo.

Srauto testas

Kontroliuojamas vandens arba aušinimo skysčio srautas stumiamas per kanalus nustatytu slėgiu arba srautu. Išmatuotas srautas lyginamas su projektine verte. Šis testas yra greitas, nebrangus ir tiesiogiai susijęs su našumu. Tai negali jums pasakytikurapribojimas yra arba kiek pasikeitė geometrija, tačiau jis greitai pažymi dalis, kurių veikimas bus mažesnis-.

Slėgio kritimo testas

Slėgio jutikliai dedami prie įėjimo ir išleidimo angos, o skystis teka pastoviu greičiu. Netikėtai didelis slėgio kritimas beveik visada rodo užsikimšimą, šiurkštumą arba sumažėjusį skerspjūvį. Kaip ir srauto testas, jis yra ne-ardomas ir palankus gamybai-, tačiau jame nėra geometrinių detalių.

Boreskopas / endoskopas

Lankstus arba standus endoskopas gali būti įkištas į didesnius, palyginti tiesius kanalus. Vizuali apžiūra gali aptikti miltelių likučius, šiurkščius paviršius arba atramos likučius. Metodas apsiriboja prieinamais praėjimais ir negali tiksliai išmatuoti matmenų.

Iškirpti-Atidaryti skyrių

Pasirinktos dalys supjaustomos, o nupjauti paviršiai apžiūrimi mikroskopu arba optiniu CMM. Tai yra tiesiausias būdas patvirtinti, ką mato KT ar srauto testai, tačiau dalis yra sunaikinta. Paprastai jis naudojamas tik proceso patvirtinimui arba pirmojo -straipsnio koreliacijai.

Kurį metodą turėtumėte pasirinkti?

Prototipo ir mažos{0}}partijos patvirtinimui dauguma pirkėjų derina dalių mėginio KT nuskaitymą su 100 % srauto arba slėgio kritimo{2}}testavimu. Serijinėje gamyboje derinys dažnai pereina prie funkcinių testų ir periodinių KT auditų. Kai brėžinys reikalauja griežtų vidinių leistinų nuokrypių arba kanalai yra labai sudėtingi,Aušinimo kanalo apžiūrasu CT išlieka patikimiausias būdas patvirtinti vidinio kanalo matmenų matavimą.

Dažnos problemos, kurias randame kanaluose

Miltelių likučiai ir užsikimšimas– Nepilnai nusausinant pudrą paliekama biri arba iš dalies sukepinta pudra, kuri riboja tekėjimą. Sukūrus reikia kruopštaus vibracijos, suspausto-oro ar cheminio valymo protokolų.

Nepakankami arba iškraipyti kanalai– Dėl šilumos kaupimosi ar atramos trūkumo skerspjūvis- gali sumažėti dešimtimis ar šimtais mikronų. Proceso-parametrų optimizavimas ir geresnės palaikymo strategijos sumažina problemą.

Per didelis vidinis šiurkštumas– Ypač žemos{0}}odos paviršiai gali būti labai šiurkštūs, todėl didėja slėgio kritimas. Kūrimo orientacija ir po-proceso poliravimas (abrazyvinis srautas arba cheminis) pagerina situaciją.

Atramos likučiai– Ne iki galo pašalintos vidinės atramos sukuria vietines kliūtis. Labai svarbu sukurti savarankišką-palaikančių kanalų arba kruopštaus palaikymo pašalinimo funkciją.

Sienos storio{0}}svyravimai– Dėl vietinio perkaitimo arba sukibimo su milteliais sienos gali tapti storesnės arba plonesnės nei numatyta, o tai turi įtakos stiprumui ir šiluminėms savybėms.

Kiekvienas iš šių defektų gali praeiti išorinę vizualinę apžiūrą, tačiau sumontavus aušinimo plokštę -neveikia arba ji gali nutekėti.

Tikras dėklas iš Sunhingstones

Naujam-energijos transporto priemonių tiekėjui reikėjo aliuminio 3D spausdintų baterijų aušinimo plokščių su sudėtingais konformaliais kanalais šeimos. Ankstyvieji prototipai parodė gerus išorinius matmenis, bet nepavyko išbandyti srauto: išmatuotas srautas buvo 18–22 % mažesnis už tikslinį, o slėgio kritimas buvo atitinkamai didelis. Atlikus kompiuterinę tomografiją, nustatyta, kad keliuose šakotuosiuose kanaluose liko miltelių, o vietinis skerspjūvis sumažėjo iki 0,3 mm.

Komanda pakoregavo lazerio parametrus ir nuskaitymo strategiją kritiniuose kanalų regionuose, pristatė kelių{0}}pakopų šalinimo ir ultragarsinio valymo seką ir įdiegė KT mėginių ėmimą kiekvienoje plokštėje ir 100 % srauto bandymą. Užfiksavus procesą, kitos partijos pasiekė srauto greitį, atitinkantį 5 ​​% nuo projektavimo ir slėgio -nukritimo nurodytame lange. Svarbių vidinių savybių matmenų pajamingumas išaugo virš 95 %.

Ko paklausti tiekėjo prieš užsakant

Prieš pateikdami užsakymą, paprašykite aiškių atsakymų į šiuos dalykus:

Kokie tikrinimo metodai bus naudojami vidiniams kanalams (KT, srautas, slėgio kritimas ar derinys)?

Ar bus pateikta matmenų ataskaita arba KT analizė pirmoms{0}}straipsnio dalims?

Koks miltelių šalinimo ir valymo procesas taikomas ir kaip tikrinamas miltelių likutis?

Ar tiekėjas gali parodyti ankstesnius duomenis, siejančius KT rezultatus su srauto ar slėgio{0}}kritimo našumu?

Kokios yra panašių dalių vidinių kanalų matmenų proceso galimybės?

Pasirinkus galingą metalo 3D spausdinimo gamintoją arba baterijų aušinimo plokščių gamyklą, kuri jau supranta šias problemas, sumažinama pavėluotų atradimų rizika. Tiekėjas, turintis metalo 3D spausdinimo paslaugų, skirtų EV Battery programoms, patirties, vidinio kanalo patikrinimą laikys standartine proceso dalimi, o ne paskubomis. Pramonės dėmesys aušinimo komponentų, pagamintų naudojant priedus,{4}}kokybės tikrinimui ir toliau didėja, nes vis daugiau elektromobilių platformų pereina į masinę gamybą.

DUK

Kaip patikrinti 3D atspausdintos dalies vidų jos nepjaustant?
Pagrindinis neardomasis metodas yra pramoninis KT skenavimas, kuris sukuria pilną 3D vidinių kanalų žemėlapį. Srauto bandymas ir slėgio kritimo-testavimas suteikia funkcionalumo patvirtinimą nepažeidžiant dalies.

Kiek tikslus yra aušinimo kanalų CT nuskaitymas?
Priklausomai nuo dalies dydžio, medžiagos ir skenavimo parametrų, pramoninė KT paprastai išsprendžia 50–100 µm diapazono ypatybes ir gali kiekybiškai įvertinti kanalo skersmenį, sienelės storį ir likusių miltelių vietą su geru metrologiniu patikimumu.

Ar srauto testas gali pakeisti KT nuskaitymą?
Srauto testas patvirtina, kad kanalai veikia taip, kaip reikalaujama, tačiau jis negali nustatyti defekto ar išmatuoti tikrosios geometrijos. Abu metodai papildo vienas kitą; daugelis projektų naudoja abu.

Kaip sužinoti, ar milteliai vis dar įstrigo kanalų viduje?
CT nuskaitymas yra patikimiausias būdas aptikti miltelių likučius. Funkcinio srauto ar slėgio kritimo{1}}testai taip pat pažymės didelius užsikimšimus, tačiau nedideli miltelių likučiai vis tiek gali išlaikyti srauto testą, tuo pačiu sumažinant ilgalaikį{2}}patikimumą.

Ar siūlote individualizuotas aušinimo plokštes didmeniniais kiekiais?
Taip. Kai procesas bus patvirtintas naudojant KT ir funkcinius testus, tie patys parametrai ir patikros planas pritaikomi pagal gamybos apimtis, skirtą didmeniniam tiekimui pagal užsakymą aušinimo plokštę.

Pasiruošę patikrinti savo aušinimo plokštės kanalus?

Atsiųskite mums savo 3D modelį ar piešinį. Peržiūrėsime vidinio kanalo dizainą, rekomenduosime tinkamą KT skenavimo ir funkcinio testavimo derinį bei pateiksime aiškų DFM ir tikrinimo planą. Tinkamas 3D spausdintos baterijos aušinimo plokštės vidaus patikrinimas apsaugo ir šilumines charakteristikas, ir projekto laiko juostą.