Dešimtmečius PTFE panardinamieji šildytuvai buvo gaminami naudojant įprastus apdirbimo ir surinkimo būdus, kurie riboja geometriją ir padidina individualių dizainų pristatymo laiką. Priedų gamyba, paprastai žinoma kaip 3D spausdinimas, pradeda keisti tai, kas įmanoma,-suteikia galimybę sukurti sudėtingas vidines struktūras ir greitai kartoti naujas šildytuvo koncepcijas.
Tradiciniai PTFE šildytuvų gamybos apribojimai
Įprastų PTFE šildytuvų gamyba remiasi atimtais metodais: metalinių šerdžių apdirbimu, suvirinimo detalėmis ir rankiniu komponentų surinkimu. Šie procesai nustato griežtus geometrinius apribojimus. Vidiniai aušinimo kanalai, jei jų yra, turi būti išgręžti tiesiomis linijomis. Dažnai neįmanoma pasiekti sudėtingų skysčių kelių arba nevienodo šilumos paskirstymo{3}}. Be to, norint sukurti individualų dizainą, reikalingi specialūs įrankiai arba išplėstiniai CNC programavimo ciklai, todėl specializuotų šildytuvų pristatymo laikas pailgėja iki savaičių ar mėnesių.
Kaip priedų gamyba taikoma šildytuvų gamybai
Nors pats PTFE išlieka sudėtingas 3D spausdinimui dėl aukšto lydymosi temperatūros ir prasto sluoksnio sukibimo standartiniuose polimeriniuose spausdintuvuose, laikančiosios metalinės infrastruktūros -šildytuvo šerdys, tvirtinimo laikikliai ir specializuotos jungiamosios detalės-gali būti gaminamos papildomai ir labai tiksliai. Nerūdijančio plieno ir „Inconel“ lydinių selektyvus lazerinis lydymas (SLM) ir elektronų pluošto lydymas (EBM) jau naudojami aukščiausios klasės pramoninių šildytuvų gamyboje. Šiuose procesuose komponentai sluoksnis po sluoksnio sukuriami iš metalo miltelių, pašalinant daugelį geometrinių apdirbimo apribojimų.
AtsiradimasPriedų gamybos PTFE šildytuvo naujovės
Didėja susidomėjimaspriedų gamybos PTFE šildytuvo naujovėinžinieriai pripažįsta, kad metalinė šerdis lemia šildytuvo šilumines charakteristikas ir mechaninį vientisumą. 3D spausdindami šerdį, dizaineriai įgyja laisvę kurti geometrijas, kurios anksčiau buvo neįmanomos arba pernelyg brangios.
Pagrindiniai šildytuvo dizaino ir prototipų kūrimo pranašumai
Greitesnis tinkintų formų prototipų kūrimas
Priedų gamyba sutraukia prototipų kūrimo ciklus nuo savaičių iki dienų. Naujas nestandartinio bako ar kanalo šildytuvo kontūras gali būti suprojektuotas skaitmeniniu būdu, atspausdintas per naktį ir išbandytas kitą rytą. Ši greita iteracija leidžia inžinieriams išbandyti kelis formos veiksnius ir optimizuoti šilumos perdavimo paviršius neįsipareigojant įrankiams.
Vidiniai aušinimo ir jutiklių kanalai
Vienas reikšmingiausių privalumų yra galimybė spausdinti sudėtingus vidinius kanalus tiesiai į šildytuvo šerdį. Lenktus aušinimo kanalus, kurie seka šildytuvo kontūrą, arba įterptus vamzdžius termoporoms galima integruoti sklandžiai. Šios funkcijos pagerina temperatūros valdymą ir sumažina išorinių aušinimo linijų ar jutiklių prispaudimo{2}} poreikį.
Suvirintų jungčių mažinimas
Įprasti individualūs šildytuvai dažnai priklauso nuo kelių suvirintų jungiamųjų detalių, skirtų tvirtinti laikiklius, įleidimo / išleidimo angas arba jutiklių korpusus. Kiekvienoje suvirinimo siūlėje atsiranda galimo gedimo taško-įtempimo stovai, korozijos vietos arba nuotėkio takai. Gaminant priedus, šios funkcijos sukuriamos kaip viena ištisinė dalis, pašalinant suvirinimo siūles ir padidinant ilgalaikį -patikimumą.
Dabartinė technologijų ir medžiagų būklė
316L nerūdijančio plieno ir Inconel 625 selektyvus lydymas lazeriu yra pats brandžiausias būdas, kai naudojami papildomi šildytuvo komponentai. Šios medžiagos pasižymi dideliu atsparumu korozijai ir šilumos laidumu, tinkamomis agresyviai cheminei aplinkai, kur vėliau dedamos PTFE dangos arba įdėklai. Žvelgiant į naujus gamybos metodus, rišiklio purškimas ir nukreiptas energijos nusodinimas (DED) taip pat vertinami didesnėms šildytuvų konstrukcijoms.
Įrašo{0}}apdorojimo reikalavimai
3D spausdintos metalinės dalys nėra paruoštos nedelsiant aptarnauti. Norint pasiekti glotnumą, panašų į apdirbtus komponentus, jiems reikia atlikti po-apdirbimo veiksmus, įskaitant įtempių-mažinimo terminį apdorojimą, atramos pašalinimą ir paviršiaus apdailą. Tinkamai apdorojus, papildomai pagamintos dalys pasiekia mechanines savybes -tempiamasis stiprumas, atsparumas nuovargiui ir tankis-, panašias į kaltų ar lietų ekvivalentus. ASTM ir ISO standartai, taikomi papildomai gaminamiems slėgį{8}}laikantiems komponentams, tobulinami, kad būtų palaikomi pramoniniai šildytuvai.
Dabartinis ekonominis gyvybingumas
Ši technologija šiuo metu vertingiausia mažos{0}}tūrio, didelio-sudėtingumo individualiems šildytuvams, o ne masinei gamybai. Standartiniam paprastos geometrijos PTFE šildytuvui įprastinė gamyba išlieka greitesnė ir ekonomiškesnė. Tačiau naudojant specializuotas programas-, pvz., puslaidininkinių šlapių stendų šildytuvus, farmacinius reaktorius ar laboratorines bandomąsias sistemas,-gebėjimas gaminti vienkartinį-, optimizuotas dizainas pateisina papildomas gamybos sąnaudas.
Optimizuoti šilumos paskirstymo modeliai
Įprastas apdirbimas verčia šildytuvo šerdis į paprastas formas: apvalius strypus, plokščias plokštes arba sulenktus vamzdžius. Papildoma gamyba įgalina trijų-dimensijų šilumos paskirstymo tinklus. Kintamo-storio sekcijos, porėtos struktūros kontroliuojamam šilumos srautui ir asimetrinės šildymo zonos gali būti sujungtos į vieną komponentą. Šis metodas leidžia inžinieriams tiksliai suderinti šilumos išeigą su tikslinio skysčio šilumine apkrova, sumažinant vietinį perkaitimą ir pagerinant energijos vartojimo efektyvumą.
Pramoninio šildymo pritaikymo ateities perspektyvos
Kai bręsta priedų gamyba, kelios tendencijos rodo, kad PTFE šildytuvų gamyboje reikia plačiau pritaikyti. Metalo miltelių kainos mažėja, gamybos apimtys didėja, o į rinką patenka hibridinės mašinos, derinančios spausdinimą su apdirbimu vietoje. Be to, aukštatemperatūrinio polimerinio spausdinimo moksliniai tyrimai galiausiai gali leisti tiesiogiai spausdinti PTFE arba jo kompozitus 3D, tačiau tai lieka laboratorijos etape.
Išvada
Papildoma gamyba suteikia naują dizaino laisvę specializuotiems PTFE šildymo sprendimams, ypač pritaikytam pritaikymui ir greitiems kūrimo ciklams. Galimybė gaminti sudėtingus vidinius kanalus, pašalinti suvirintas jungtis ir greitai dirbti pagal ne-standartinę geometriją daro 3D spausdinimą vertingu įrankiu inžinieriams, projektuojantiems naujos kartos PTFE panardinamuosius šildytuvus. Nors įprastiniai metodai tebėra dominuojantys standartiniams, didelės apimties produktams,{4}}priedų gamyba pramoniniame šildyme greičiausiai plėsis, nes technologija ir toliau bręsta ir mažėja sąnaudų kliūtys.
