La stampa tridimensionale sta rivoluzionando il modo in cui produciamo oggetti in quasi tutti i settori, dai veicoli ai dispositivi medici per biotecnologie.
Ora l’Università del Maryland, attraverso una partnership con 3D Systems e il Dipartimento americano per l’Energia – Office Building Technologies, ha utilizzato la stampa 3D per creare un prototipo di scambiatore di calore. Questo scambiatore di calore di nuova generazione pesa il 20% in meno, è il 20% più efficiente e può essere prodotto molto più velocemente rispetto ai modelli attuali.
Gli scambiatori di calore svolgono un ruolo fondamentale nel mondo moderno. Quasi in ogni momento in cui il riscaldamento o il raffreddamento sono necessario, entra in gioco uno scambiatore di calore. Letteralmente esso scambia calore da una zona all’altra. Su scala globale quella dello scambio termico è un’industria di molti miliardi di dollari, e riguarda molte aree, dai beni di consumo all’ingegneria automobilistica e aerospaziale. In altre parole, migliorando le prestazioni di uno scambiatore di calore si è in grado di migliorare le prestazioni dei milioni di prodotti.
I ricercatori dell’Università del Maryland hanno visto alcuni vantaggi nel provare almeno a prototipizzare la produzione in 3D di uno scambiatore.
Ad esempio i costi. A differenza di una produzione tradizionale, la stampa 3D di un oggetto complesso non costa più di quella di un oggetto semplice. Per questo “prototipizzare” un oggetto dalle nuove forme, anche se complesso, diventa più conveniente che produrlo con metodi tradizionali. Insomma, sperimentare costa meno.
I ricercatori del Maryland sono stati anche in grado di accelerare il processo di progettazione grazie alla stampa 3D. In genere il processo di fabbricazione di un prototipo di un design unico e ad alte prestazioni può richiedere mesi. Utilizzando la stampa 3D, i ricercatori hanno concluso il processo in settimane. Questa efficienza ha permesso ai ricercatori di testare i nuovi disegni prima e più frequentemente durante il progetto.
Miglioramento delle prestazioni e meno spreco
La squadra dell’Università del Maryland ha ottimizzato il design dello scambiatore di calore in modo che possa essere stampato in un unico pezzo continuo. Come risultato, i prototipi sono sempre più resistenti alla pressione o perdite, con conseguente miglioramento delle prestazioni e affidabilità e, in definitiva, ne risulta un sistema di riscaldamento o raffreddamento più efficiente. Poiché lo scambiatore di calore viene stampato come un singolo pezzo con materiali provati, questo assicura che venga generato pochissimo materiale di scarto con risparmio di denaro per i produttori, riducendo al contempo l’impatto ambientale.
Qual è il futuro?
Lo scambiatore di calore, che agisce sia come evaporatore e condensatore, può essere utilizzato in sistemi commerciali e residenziali di climatizzazione o pompe di calore di varie dimensioni. Il nuovo prototipo di scambiatore miniaturizzato da 1 kW dell’Università del Maryland apre la strada a nuovi progetti e contribuirà a ridurre l’energia utilizzata ogni anno per il riscaldamento, la ventilazione, aria condizionata e refrigerazione. Oltre al modello 1kW, verrà prodotto anche un prototipo da 10kW. Entrambi i prototipi saranno testati in una pompa di calore. Il gruppo di ricerca dell’Università del Maryland si aspetta che i nuovi scambiatori di calore saranno in produzione commerciale entro cinque anni.
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