英國(guó)計(jì)量公司雷尼紹（Renishaw）經(jīng)常從事金屬3D打印工作，其目標(biāo)是使該技術(shù)更易于使用和成為主流。 RenAM 500M是一種激光粉末床聚變系統(tǒng)，專門(mén)設(shè)計(jì)用于金屬部件的工廠車間生產(chǎn)，例如HiETA Technologies公司專業(yè)的熱交換器系列，采用增材制造實(shí)現(xiàn)能源效率和性能。

成立于2011年，擁有覆蓋整個(gè)AM產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程的設(shè)施，HiETA開(kāi)發(fā)金屬AM方法，生產(chǎn)用于熱管理應(yīng)用的輕量級(jí)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，如內(nèi)燃機(jī)部件，渦輪機(jī)械，回收器和燃料電池?zé)峤粨Q器。 該公司已經(jīng)注冊(cè)了一些3D打印換熱器專利，多次與雷尼紹公司合作，最近在電動(dòng)汽車的微型渦輪增程器上工作。

現(xiàn)在，雷尼紹的技術(shù)正被用于幫助HiETA從原型階段轉(zhuǎn)向金屬3D打印換熱器的商業(yè)化生產(chǎn)。

“幾乎所有的項(xiàng)目，我們正在嘗試減輕部件和解決熱管理問(wèn)題。 通過(guò)與雷尼紹的合作，我們生產(chǎn)的元件通常比市場(chǎng)上任何同類產(chǎn)品的體積輕，體積小40％，“HiETA Technologies首席項(xiàng)目工程師Stephen Mellor說(shuō)。 “這是可能的，因?yàn)槔肦enishaw技術(shù)，我們可以設(shè)計(jì)和制造許多新穎，高性能的表面集成到一個(gè)單一的組件。 用傳統(tǒng)的方法這將是非常困難的?！?/span>

熱交換產(chǎn)品通常由已經(jīng)焊接在一起的薄片材料制成。由于設(shè)計(jì)復(fù)雜，焊接材料使部件更重，生產(chǎn)困難且耗時(shí)。

已經(jīng)有一些關(guān)于使用3D打印來(lái)制造熱交換器的研究，HiETA希望確認(rèn)該技術(shù)能夠創(chuàng)造出所需的薄壁，然后制成一個(gè)完整的組件。另外，正如雷尼紹所說(shuō)，公司希望通過(guò)項(xiàng)目獲得的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)“將樣品和原型制造過(guò)程轉(zhuǎn)化為小批量生產(chǎn)”。

使用Renishaw的AM250系統(tǒng)，兩家公司共同生產(chǎn)數(shù)據(jù)并開(kāi)發(fā)參數(shù)設(shè)置，成功地將Inconel薄的無(wú)泄漏墻壁打印到150微米厚度。他們使用AM250上的各種設(shè)置，在Renishaw的Stone工廠以及HiETA的Bristol和Bath Science Park總部制作了樣品。樣品隨后進(jìn)行熱處理和表征。這些公司能夠通過(guò)這些樣品確認(rèn)薄壁結(jié)構(gòu)的機(jī)器參數(shù)，HiETA在其設(shè)計(jì)指南中列入了用激光粉末床融合3D打印的熱交換器中的傳熱。一旦他們開(kāi)發(fā)了無(wú)泄漏整體墻，HiETA和Renishaw就轉(zhuǎn)移到一個(gè)完整的全尺寸單元，這個(gè)單元可以在“合理的建造時(shí)間”內(nèi)建造。

與英國(guó)車輛集成商Delta Motorsports一起，兩家公司參與了兩個(gè)獨(dú)立的建筑項(xiàng)目，其中第一個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)立方體熱交換器（回?zé)崞鳎?，可用作電?dòng)車輛增程器。第二個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)環(huán)形回流換熱器，其目標(biāo)是將組件設(shè)計(jì)成比傳統(tǒng)長(zhǎng)方體更復(fù)雜的形狀，因?yàn)檫@樣可以幫助降低成本，提高循環(huán)效率和產(chǎn)品性能，并提供包裝效益。由于集成歧管，環(huán)形換熱器是一個(gè)更緊湊的系統(tǒng)，實(shí)際上可以纏繞其他部件。

第一個(gè)成功的3D打印組件是在17天內(nèi)建成的，HiETA和Renishaw通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)降低了80個(gè)小時(shí)，同時(shí)改進(jìn)了軟件和硬件。根據(jù)測(cè)試，重量和體積都降低了30％的部件滿足了傳熱和壓降的要求。

除了優(yōu)化雷尼紹設(shè)備以處理更大的樣品之外，HiETA還利用這些項(xiàng)目創(chuàng)建了一個(gè)從熱交換器內(nèi)核中提取多余粉末材料的過(guò)程，項(xiàng)目的流體流動(dòng)和熱傳遞數(shù)據(jù)也被納入了HiETA的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）和有限元分析（FEA）程序，用于評(píng)估新組件設(shè)計(jì)的潛在性能。 Renishaw反過(guò)來(lái)又增加了軟件改進(jìn)來(lái)創(chuàng)建部分構(gòu)建指令，并且“在整個(gè)換熱器被切成薄層時(shí)便于處理大量的數(shù)據(jù)”。

由于雷尼紹AM250的成功，HiETA投資了強(qiáng)大的RenAM 500M系統(tǒng)，使該公司能夠經(jīng)濟(jì)高效地生產(chǎn)少量的商業(yè)元件。

Mellor說(shuō)：“我們現(xiàn)在正在生產(chǎn)真正的商業(yè)應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)零件，以及對(duì)要求非?？量痰目蛻簟?我們使用雷尼紹的AM技術(shù)來(lái)生產(chǎn)非常復(fù)雜的零部件，以具有競(jìng)爭(zhēng)力的價(jià)格提供高性能。”