Kompakt køleelement 3D-metalprintet

• Af:
  
• Thore Dam Mortensen

Den mindre danske virksomhed, JJ X-Ray, der designer og fremstiller High-End løsninger til højpræcisionsinstrumenter, hvor stor holdbarhed er vigtig, har valgt at 3D-metalprinte et køleelement i aluminium til deres senst udviklede instrumentprodukt.

Komponenten skulle udvikles helt fra bunden og være meget kompakt for at passe ind i instrumentet. Samtidig  skulle der være et vandflow med meget lidt modstand, hvorfor den skulle være helt tæt. Denne kombination betød, at der skulle en kompleks geometri til, og derudover skulle der også indbygges vibrationsdæmpning i dyse-enderne.

Og når der kun produceres få styk af kølerne, og der var i øvrigt fokus på at holde prisen nede, valgte virksomheden at kontakte Teknologisk Institut med henblik på at forhøre sig om mulighederne med 3D-metalprint i aluminium.

Her fik firmaet rådgivning om de forskellige muligheder og hjælp med at optimere det design, som JJ X-Rays udviklingsafdeling havde lavet, så det kunne printes til den lavest mulige pris.

Valget faldt på 3D-printet aluminium, der er relativt billigt i i forhold til rustfrit stål og titanium. Det går nemlig at printe virkelig hurtigt, fordi aluminium hurtigt optager varmen fra laserne.

Dertil er små fjedre printet i rustfri stål 316L for at holde styrken og elasticiteten høj. Baggrunden var som sagt et ønske om et kompakt emne med mindst mulig flow-modstand, og med 3D-print endte det med en simpel løsning, der var let at installere, fordi elementerne kunne samles i én komponent. Skulle køleren være lavet med traditionelle metoder, ville der være mange forskellige samlingspunkter.

Inde i køleren kører indgangs- og udgangsflowet meget tæt op og ned ad hinanden i indvendige kanaler, der folder sig ind i hinanden – en såkaldt manifold. Denne løsning kan kun laves med 3D-print, og den er med til at gøre køleren ekstra kompakt.

Endelig blev der sørget for, at emnerne fik den helt rigtige efterbehandling for at opnå de ønskede overfladeegenskaber, fremhæver GTS-instituttet.

Alt i alt endet 3D-printfremstillingen med at være en billigere løsning end traditionel fremstilling, da styktallet var meget lavt (4 sæt i alt med 4 kølehoveder i aluminium og 4 gange 12 fjedre i rustfri stål 316L).

Men lige præcis denne løsning ville heller ikke give mening (eller være mulig) at lave på anden vis, fordi den er så kompakt og kompleks. Dermed gav 3D-print det absolut bedste fit mellem høj performance og lav pris, og business casen ville stadig være god, hvis der skulle produceres 1.000 styk af køleren.

Endelig erfarede JJ X-Ray dog i montageprocessen, at aluminium var lidt blødt til formålet, så det var svært at pakke mod flangen, men det lykkedes. Der vil virksomheden næste gang vælge rustfrit stål 316L eller titanium til formålet,  konstateres det.