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Los disipadores de calor son una parte crucial de muchos dispositivos electrónicos, dispersando las temperaturas que producen durante el funcionamiento. La electrónica, especialmente las computadoras, sucumbiría al sobrecalentamiento con bastante frecuencia sin ellos, por lo que mejorarlos puede tener grandes beneficios. Con este fin, equipos de investigadores de varias universidades han aplicado la impresión 3D para mostrar cómo todavía hay diseños que pueden brindar a los disipadores de calor una mejor eficiencia térmica y de flujo de aire.

Uno de los equipos que se destacó fue el de la Universidad Estatal de Arizona. Los estudiantes Faizan Ejaz, Munku Kang y Gokul Chandrasekaran y el profesor asistente Beomjin Kwon desarrollaron el disipador de calor impreso en 3D a partir de aluminio con las impresoras 3D de GE. Si bien la fabricación tradicional tiene muchas ventajas en la producción de tecnologías térmicas, la fabricación aditiva permite algunas características físicas únicas.

Con algunos retoques, pudieron construir una superficie más grande en el disipador de calor, lo que permitió un mejor flujo de aire. El diseño en el que aterrizaron permitió que el aire girara mientras fluía. Esta ventilación permite una mejor mezcla de aire e induce turbulencias, lo que conduce a una mejor transferencia de calor.

“ Si desea hacer una estructura de panal de abeja cilíndrica, no puede fabricarla sin requerir otros costosos pasos de posprocesamiento ”, dijo Ejaz. » Con la llegada de la fabricación aditiva, ahora tenemos acceso a la fabricación de geometrías muy complejas «.

Arquitecturas para una mejor regulación de la temperatura

“ En muchos casos, tenemos que llegar a un compromiso entre las limitaciones de fabricación y el rendimiento del dispositivo ”, dijo Kwon. “ Entonces, en experimentos reales, no tenemos un dispositivo realmente optimizado. Pero la fabricación aditiva ahora elimina muchas limitaciones de diseño impuestas por las técnicas tradicionales. Podemos pensar en un diseño más optimizado en comparación con los dispositivos tradicionales de transferencia de calor «.

Los estudiantes de ASU fueron participantes de la 18ª Conferencia Intersociety sobre Fenómenos Térmicos y Termomecánicos en Sistemas Electrónicos . La conferencia desafió a los estudiantes a aplicar sus conocimientos para desarrollar formas innovadoras de aprovechar las técnicas de fabricación modernas para diseñar tecnología térmica de una manera nueva. El equipo de ASU se ubicó entre los cinco primeros finalistas de 21 equipos en todo el mundo.

La conferencia tiene como objetivo reunir a líderes de la industria junto con estudiantes universitarios y profesores para unir sus cerebros en el avance de la tecnología de regulación de la temperatura. El concurso de diseño para estudiantes también fue patrocinado por General Electric, entre otras empresas. La competencia también brindó a los estudiantes la oportunidad de recibir comentarios y orientación de los líderes de la industria de GE. La empresa incluso organizó videoconferencias con los estudiantes que calificaron más allá de la primera ronda.

Una vez finalizados los diseños, GE ayudó a los estudiantes a imprimir en 3D los disipadores de calor y probarlos. Los cinco finalistas principales recibieron la admisión a la conferencia y presentaron sus diseños de disipadores de calor. Es muy posible que GE aplique algunos de los diseños en sus operaciones futuras.

Imagen destacada cortesía de ASU y Beomjin Kwon.

El Consejo Nacional de Investigación de Canadá y la empresa de soluciones de ingeniería con sede en Quebec, Polycontrol, están iniciando una nueva empresa conjunta. Los dos organismos están estableciendo una instalación de investigación que apoya a los fabricantes e investigadores en el estudio, la adopción y el despliegue de la tecnología de fabricación aditiva por aspersión en frío (CSAM). La instalación, entre otras cosas, proporcionará una demostración a escala industrial de los sistemas de pulverización en frío.

Las empresas han bautizado al nuevo centro de investigación como la «instalación Poly / CSAM». Esperan abrirlo en febrero de 2020, en el sitio existente de la NRC en Boucherville, Quebec. La investigación en la que participa se centrará especialmente en ampliar el proceso de CSAM con la ayuda de socios de la industria. Al hacerlo, esperan ampliar las capacidades de la tecnología para los requisitos de producción en masa y de fábrica.

La instalación de investigación

“ Vemos a Poly / CSAM como una forma de fortalecer el liderazgo industrial de Canadá en la fabricación de aditivos de pulverización en frío y volverse más ágil y competitivo en la escena nacional e internacional ”, dijo Luc Poullot, vicepresidente de operaciones de Polycontrols.
También agregó que la tecnología será particularmente útil para las industrias aeroespacial y de transporte de superficie. La instalación explorará aún más las opciones de integradores de fabricación a gran escala, ofreciendo plataformas de equipos personalizados con el objetivo de traer tecnologías disruptivas como la fabricación robótica híbrida, el análisis de datos y el aprendizaje automático.

La asociación entre las dos empresas es parte de un acuerdo de seis años. Además de las instalaciones de CSAM, también ofrecerán programas de capacitación a los fabricantes que buscan optimizar su adopción de tecnologías CSAM. También mostrarán cómo utilizar e implementar de forma segura la tecnología en los procesos existentes del fabricante.

Adopción de CSAM Metal Printing

La investigación sobre la fabricación de aditivos por pulverización en frío proporciona un contrapeso interesante a los métodos basados en calor. Las piezas pulverizadas no sufren las distorsiones térmicas habituales en las que incurren los métodos basados en calor. Otra ventaja es la falta de salida tóxica de los procesos de fabricación de metales basados en calor. De manera similar, el proceso (teóricamente) no puede tener restricciones de tamaño o forma.

Otras empresas también han estado considerando la pulverización en frío como un proceso viable. Sin embargo, este centro de investigación ofrece una oportunidad mucho mayor para una adopción más amplia. La instalación analizará varias formas de preparación de superficies, revestimiento y acumulación 3D mediante pulverización fría. También investigarán tratamientos térmicos locales basados en láser, mecanizado robótico in situ y acabado de superficies. Los investigadores investigarán tecnologías de sensores de vanguardia, amplio registro de datos y análisis / aprendizaje automático.

François Cordeau, vicepresidente de transporte y fabricación de la NRC afirma que “ vemos un gran potencial en reunir a diferentes partes interesadas para permitir la innovación y construir una red de socios industriales para una cadena de valor y suministro canadiense más sólida. Nuestra reconocida experiencia tecnológica y capacidades en investigación y desarrollo de fabricación aditiva respaldarán a Poly / CSAM y contribuirán al desarrollo de plataformas de demostración dirigidas a las industrias de usuarios finales y redes de clústeres «.

Imagen destacada cortesía de NRC & Polycontrol.

El Laboratorio de Innovación de Defensa (DiLab) ha anunciado sus planes para ayudar a R3 Printing con la investigación de fabricación y el desarrollo tecnológico. El primero ha recibido una subvención de Manufacturing Technology Assistance de la División de Ciencia, Tecnología e Innovación de Empire State Development y planea ayudar al segundo en el AMPrint Center. Ambas empresas diseñarán, crearán prototipos y probarán tecnologías de fabricación aditiva basadas en extrusión.

DiLab es un programa acelerador que entabla colaboración con posibles empresas con posibles casos de uso de la industria de defensa. El programa también canaliza tecnologías de puesta en marcha al Departamento de Defensa de EE. UU. Naturalmente, R3 Printing debe tener alguna utilidad posible para el gobierno estadounidense o su arquitectura de defensa.

DiLab opera mediante la incorporación de conocimientos de empresas emergentes, laboratorios, academia y usuarios industriales. Su lado del trabajo es ayudar a las empresas emergentes y asegurarse de que cumplan con las regulaciones, mientras producen la tecnología que está a la par con los criterios de fabricación y los requisitos de seguridad. Si bien el gobierno y las fuerzas armadas de los EE. UU. Han estado aprovechando la impresión 3D durante un tiempo, el proceso ha visto más colaboraciones con empresas del sector privado en los últimos años. Los programas de aceleración como este y la inversión gubernamental están destinados a impulsar aún más esta tendencia.

Plataforma de impresora R3

» Estamos muy emocionados de trabajar con AMPrint Center para el desarrollo de la impresora R3 «, comentó Tommy Hendrix, Laboratorio de Innovación de Defensa. “ Como organización, el verdadero norte de DiLab es brindar apoyo a las empresas de tecnología en etapa inicial que están desarrollando tecnología con un sólido caso de uso de la industria de defensa. Empire State Development cuenta con un gran equipo y nos sentimos honrados de trabajar con ellos y su red para ayudar a las empresas emergentes de defensa de Nueva York. »

Una de las tecnologías que aprovechará la asociación es la plataforma de impresoras R3. Las impresoras independientes tienen una plataforma de construcción bastante grande, respaldada por un programa de materiales abierto. Puede procesar plásticos y materiales compuestos. R3 Printing también lanzará pronto su R3 PrintGrid, con cuadrículas preconfiguradas de impresoras R3 para la fabricación de alto volumen. La red tiene todas estas máquinas conectadas en tándem, al mismo tiempo que comparten un sistema de refrigeración por agua / suministro de energía.

Dan Downs, cofundador y presidente de R3 Printing, afirma que “ para el ejército de EE. UU., Estas características significan que la impresora R3 es una herramienta que ayuda a nuestros militares a responder a fallas de equipos de inmediato y en el origen con nuevos componentes operativos que, de lo contrario, podrían tardar meses llegan a través de las cadenas de suministro tradicionales «.

Imagen destacada cortesía de R3 Printing, recuperada a través de su sitio web.

La startup francesa XtreeE que se especializa en impresión 3D a gran escala ha anunciado que está instalando uno de sus sistemas en Dubái. La impresora 3D de construcción será operada por Concreative, una empresa de impresión 3D de hormigón en los Emiratos Árabes Unidos.

El sistema de hormigón de XtreeE es el brazo de impresión 3D de 6 ejes más grande del mundo, que es capaz de crear objetos de 3 metros de altura y 5 metros de largo sin tener que reposicionar el brazo. Utilizando una fórmula de hormigón especialmente desarrollada para impresión 3D, logran una resistencia a la compresión de más de 80 MPa. El concreto tarda solo 20 horas en curarse en comparación con los 20 días del concreto tradicional, y casi no experimenta contracción debido a su baja relación W / C (agua / cemento). También pueden agregar pigmento para personalizar los colores de un objeto impreso.

Fundada en 2020, XtreeE surgió de una colaboración de investigación entre la Escuela de Arquitectura Paris-Malaquais y la Escuela de Ingeniería Arts et Metiers ParisTech. Actualmente tienen un sistema instalado en París y planean tener 50 conectados en todo el mundo para 2025. Al usar solo la cantidad de concreto que se necesita para un trabajo determinado, XtreeE espera que los clientes usen hasta un 70% menos de concreto con su sistema. Esperan demostrar la reducción de emisiones de carbono de la construcción con su sistema el próximo año mediante la impresión en 3D de cinco casas con Plurial Novilia, Coste Architectures y Vicat, un fabricante de cemento francés.

“La ambición de XTreeE es, sobre todo, medioambiental”, dijo Alban Mallet, director ejecutivo de XTreeE. “A través de estas innovaciones, es posible construir mejor y diseñar nuevos productos que satisfagan los principales desafíos de hoy y de mañana. Si bien la impresión 3D permite reducir tanto los costos como el impacto general de los procesos de construcción, también hace posible fabricar objetos bastante inesperados para restaurar la biodiversidad ”.