CSEM開發帶有嵌入式傳感器的3D打印管路，可更有效的進行熱管理
時間：2022-10-03 21:02 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
2022年10月3日，世界上最大的粒子物理研中心之一CSEM（歐洲核子研究中心），正在協調一個由歐盟資助且備注關注的項目，通過開發帶有嵌入式傳感器的3D打印管路，來提高熱控制系統的性能。
除了可能為歐洲核子研究中心和歐洲航天工業，開辟新的基礎研究途徑外，該聯盟希望將其技術帶入工業前階段，使其適用于廣泛的應用，包括工業加熱和冷卻系統、灌溉機制、手術器械和植入物、機床、機器人和汽車零部件。該項目名為Advanced Heat Exchange Devices (AHEAD)，將加強瑞士在3D打印方面的優勢，并幫助鞏固該國在創新前沿的地位。
嵌入式傳感器3D打印管路
該項目于今年夏天啟動，旨在徹底改變熱控制管理系統，例如衛星和太空火箭等幾種高性能設備的關鍵部件。因為，當今使用的大多數熱控制系統都很笨重，并且需要大量的連接電纜。AHEAD的目標是開發更緊湊、更便宜和無線的系統。
CSEM項目協調員Hervé Saudan說：“從廣義上講，我們的目標是開發可用于將電纜、連接器和傳感器等電子元件，集成到許多不同類型的3D打印物體中的技術。因為，將傳感器嵌入工藝設備的能力，將是工業4.0的一個重要特征。這些傳感器收集的數據可用于為過程控制、過程優化和預測性維護提供人工智能算法。”
空間模塊和粒子探測器
該3D打印管路目前瞄準的兩個精準應用：空間模塊和CERN的新大型強子對撞機。
CERN計劃在工程師目前正在開發的，硅探測器熱控制系統中，使用上了新型3D打印傳感器管道。由于管道是在AHEAD下創建的，因此探測器的熱控制系統，不需要復雜的電纜設置，可進一節省空間，并允許通過直接的溫度讀數，可以更好的進行熱管理。這項新技術還可以讓工程師用更有效、對環境破壞更小的冷卻劑取代現有的冷卻劑。
CERN項目經理 Paolo Petagna說：“在粒子探測器能夠提供預期的性能之前，通常需要新技術進行突破。這些3D打印傳感器管路會帶來一個全新的概念，可能會遠遠超出最初的預期，為重要行業帶來好處。這就是我們在AHEAD中看到的。”
3D打印傳感器管道更多應用方向
該項目的主要合作伙伴之一Thales Alenia Space (TAS) ，正在研究如何在國際空間站的加壓模塊，和美國宇航局的月球門戶空間站中使用該3D打印傳感器管路。TAS還計劃將管路安裝在兩相機械泵送流體回路中，這是一種用于其電信衛星的熱控制系統。TAS的熱能專家Martin Raynaud解釋道：“為實現更輕的管路、更緊湊的設計，以及更高的溫度測量精度和更快的組裝速度，是我們的主要優勢。它們允許更好的熱控制，這是所有空間系統的關鍵因素。與歐洲和美國的競爭對手相比，這使我們具有顯著的競爭優勢。“
AHEAD項目預計將持續兩年時間。它反映了瑞士在創新方面的突出貢獻，及其在3D打印技術方面的專業知識。Hervé Saudan說：“瑞士是歐洲人均申請3D打印專利數量最多的國家之一。總的來說，歐洲在這個領域處于領先地位。根據歐洲專利局的一項研究，過去幾年專利申請數量持續激增，2015年至2018年間，每年增長36%。今天，歐洲領先于中國和美國。這一趨勢對瑞士經濟來說是一個真正的福音，因為該國的競爭力和吸引技術工人的能力，在很大程度上取決于自身的創新能力。”
△3D打印金屬管路有壓力接頭、電饋槽和氣溶膠噴射溫度傳感器
除了可能為歐洲核子研究中心和歐洲航天工業，開辟新的基礎研究途徑外，該聯盟希望將其技術帶入工業前階段，使其適用于廣泛的應用，包括工業加熱和冷卻系統、灌溉機制、手術器械和植入物、機床、機器人和汽車零部件。該項目名為Advanced Heat Exchange Devices (AHEAD)，將加強瑞士在3D打印方面的優勢，并幫助鞏固該國在創新前沿的地位。
△嵌入式傳感器3D打印管路，管路內表面嵌入溫度傳感器和加熱元件。該系統還將包括一個能量回收設備，為嵌入式電子設備供電并實現自動無線數據傳輸
嵌入式傳感器3D打印管路
該項目于今年夏天啟動，旨在徹底改變熱控制管理系統，例如衛星和太空火箭等幾種高性能設備的關鍵部件。因為，當今使用的大多數熱控制系統都很笨重，并且需要大量的連接電纜。AHEAD的目標是開發更緊湊、更便宜和無線的系統。
CSEM項目協調員Hervé Saudan說：“從廣義上講，我們的目標是開發可用于將電纜、連接器和傳感器等電子元件，集成到許多不同類型的3D打印物體中的技術。因為，將傳感器嵌入工藝設備的能力，將是工業4.0的一個重要特征。這些傳感器收集的數據可用于為過程控制、過程優化和預測性維護提供人工智能算法。”
△CERN的大型強子對撞機
空間模塊和粒子探測器
該3D打印管路目前瞄準的兩個精準應用：空間模塊和CERN的新大型強子對撞機。
CERN計劃在工程師目前正在開發的，硅探測器熱控制系統中，使用上了新型3D打印傳感器管道。由于管道是在AHEAD下創建的，因此探測器的熱控制系統，不需要復雜的電纜設置，可進一節省空間，并允許通過直接的溫度讀數，可以更好的進行熱管理。這項新技術還可以讓工程師用更有效、對環境破壞更小的冷卻劑取代現有的冷卻劑。
△金屬3D打印帶有傳感器的管路，通過直接的溫度讀數，可以更好的進行熱管理
CERN項目經理 Paolo Petagna說：“在粒子探測器能夠提供預期的性能之前，通常需要新技術進行突破。這些3D打印傳感器管路會帶來一個全新的概念，可能會遠遠超出最初的預期，為重要行業帶來好處。這就是我們在AHEAD中看到的。”
△“月球門戶”軌道空間站
3D打印傳感器管道更多應用方向
該項目的主要合作伙伴之一Thales Alenia Space (TAS) ，正在研究如何在國際空間站的加壓模塊，和美國宇航局的月球門戶空間站中使用該3D打印傳感器管路。TAS還計劃將管路安裝在兩相機械泵送流體回路中，這是一種用于其電信衛星的熱控制系統。TAS的熱能專家Martin Raynaud解釋道：“為實現更輕的管路、更緊湊的設計，以及更高的溫度測量精度和更快的組裝速度，是我們的主要優勢。它們允許更好的熱控制，這是所有空間系統的關鍵因素。與歐洲和美國的競爭對手相比，這使我們具有顯著的競爭優勢。“
AHEAD項目預計將持續兩年時間。它反映了瑞士在創新方面的突出貢獻，及其在3D打印技術方面的專業知識。Hervé Saudan說：“瑞士是歐洲人均申請3D打印專利數量最多的國家之一。總的來說，歐洲在這個領域處于領先地位。根據歐洲專利局的一項研究，過去幾年專利申請數量持續激增，2015年至2018年間，每年增長36%。今天，歐洲領先于中國和美國。這一趨勢對瑞士經濟來說是一個真正的福音，因為該國的競爭力和吸引技術工人的能力，在很大程度上取決于自身的創新能力。”
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