چگونه کانال های داخلی صفحه خنک کننده باتری پرینت سه بعدی را بررسی کنیم؟

مشتری یک صفحه خنک کننده باطری پرینت سه بعدی زیبا دریافت می کند. نمای بیرونی عالی به نظر می رسد، سطوح تمیز هستند و سوراخ های نصب در یک ردیف قرار دارند. با این حال، در طول آزمایش سیستم، جریان مایع خنک‌کننده کمتر از حد انتظار است، افت فشار بیشتر از آن چیزی است که طراحی اجازه می‌دهد، یا بدتر-نشتی آهسته وجود دارد. مشکل تقریباً همیشه در داخل کانال هایی است که هیچ کس نمی تواند ببیند. پودر باقیمانده، گذرگاه‌های باریک، دیواره‌های ناهموار یا اعوجاج هندسی خفیف می‌توانند عملکرد حرارتی را حتی زمانی که قسمت بیرونی بدون نقص است، از بین ببرند. این مقاله توضیح می‌دهد که چرا بازرسی کانال‌های داخلی بسیار دشوار است، پنج روش عملی موجود، نحوه انتخاب ترکیب مناسب، نقص‌هایی که اغلب می‌یابیم، و چه سؤالاتی را قبل از ثبت سفارش از تأمین‌کننده‌تان بپرسید.

چرا بررسی کانال های داخلی سخت است

تولید افزودنی های فلزی کانال های خنک کننده پیچیده ای را ایجاد می کند که ماشینکاری سنتی نمی تواند آنها را ایجاد کند. همین کانال‌ها نیز سخت‌ترین ویژگی‌ها برای تأیید هستند. آنها می پیچند، شاخه می شوند، قطر تغییر می کنند و اغلب در اعماق قطعه قرار می گیرند. پس از اتمام ساخت، کانال ها کاملا محصور می شوند. شما نمی توانید یک کولیس یا پروب CMM را در داخل آنها قرار دهید.

مشکلات رایج تولید مشکل را بدتر می کند. پودر باقی مانده می تواند پس از پودر زدایی در دام باقی بماند. سطوح رو به پایین-خیلی ناهموارتر از سطوح رو به بالا- هستند. گرمای بیش از حد موضعی یا پشتیبانی ناکافی می‌تواند باعث انقباض یا اعوجاج مقطع کانال شود. حتی یک کاهش کوچک در قطر هیدرولیک یا افزایش زبری سطح، مقاومت جریان را افزایش می‌دهد و راندمان انتقال{7}}حرارت را کاهش می‌دهد.

مدیریت حرارتی باتری نابخشودنی است. تحقیقات NREL و آزمایشگاه‌های دیگر نشان می‌دهد که دمای سلولی بالا و گرادیان‌های دمایی زیاد باعث تسریع محو شدن ظرفیت و افزایش خطر فرار حرارتی می‌شود. نگه داشتن بسته در یک پنجره دمایی تنگ (اغلب تقریباً 15 تا 35 درجه) برای زندگی و ایمنی بسیار مهم است. یک صفحه خنک کننده که کانال های داخلی آن تا حدی مسدود شده است یا اندازه آن کم است، نمی تواند دفع حرارت طراحی شده را ارائه دهد، بنابراین کل بسته آسیب می بیند.

5 روش برای بازرسی کانال های داخلی

سی تی اسکن

توموگرافی کامپیوتری صنعتی در حال حاضر تنها روش{0}}غیر مخربی است که می‌تواند هندسه سه بعدی کانال‌های داخلی را اندازه‌گیری کند. اسکنر یک مجموعه داده حجمی تولید می کند که پودر باقیمانده، محدودیت های محلی، تغییرات ضخامت دیوار-و انحراف از مدل CAD را نشان می دهد. وضوح معمولی برای صفحات خنک کننده فلزی از 50 میکرومتر تا 100 میکرومتر بسته به اندازه قطعه و چگالی مواد متغیر است. اسکن سی تی برای قطعات پرینت سه بعدی استاندارد طلایی برای زمانی است که به اندازه گیری کمی ابعاد کانال داخلی نیاز دارید.

تست جریان

جریان کنترل شده آب یا خنک کننده با فشار یا سرعت جریان مشخص از طریق کانال ها رانده می شود. دبی اندازه گیری شده با مقدار طراحی مقایسه می شود. این تست سریع، ارزان و به طور مستقیم با عملکرد مرتبط است. نمی تواند به شما بگویدکجامحدودیت است یا اینکه هندسه چقدر تغییر کرده است، اما به سرعت قسمت هایی را که کمتر- عمل می کنند علامت گذاری می کند.

تست افت فشار

سنسورهای فشار در ورودی و خروجی قرار می گیرند در حالی که سیال با سرعت ثابتی جریان دارد. افت فشار زیاد غیرمنتظره تقریباً همیشه نشان‌دهنده انسداد، ناهمواری یا کاهش مقطع{1}}است. مانند آزمایش جریان، غیر{3}}مخرب و تولیدی{4}}است، اما جزئیات هندسی را ارائه نمی‌دهد.

بورسکوپ / آندوسکوپ

یک آندوسکوپ انعطاف پذیر یا سفت را می توان در کانال های بزرگتر و نسبتا مستقیم قرار داد. بازرسی بصری می تواند پودر باقیمانده، سطوح ناهموار یا بقایای نگهدارنده را نشان دهد. این روش محدود به معابر در دسترس است و نمی تواند ابعاد را به طور دقیق اندازه گیری کند.

برش-بخش را باز کنید

قطعات انتخاب شده برش داده می شوند و سطوح بریده شده در زیر میکروسکوپ یا CMM نوری بررسی می شوند. این مستقیم ترین راه برای تأیید آنچه که CT یا آزمایش های جریان می بینند است، اما قطعه از بین می رود. معمولاً فقط برای اعتبار سنجی فرآیند یا همبستگی اولین-مقاله استفاده می‌شود.

کدام روش را باید انتخاب کنید؟

برای نمونه اولیه و اعتبار سنجی دسته ای کوچک، اکثر خریداران، سی تی اسکن را روی نمونه ای از قطعات با جریان 100٪ یا آزمایش افت فشار ترکیب می کنند. در تولید سری، ترکیب اغلب به سمت آزمایش عملکردی به علاوه ممیزی های دوره ای CT تغییر می کند. زمانی که نقشه نیاز به تلورانس های داخلی محکم دارد یا کانال ها بسیار پیچیده هستند،بازرسی کانال خنک کنندهبا CT مطمئن ترین راه برای تایید اندازه گیری ابعاد کانال داخلی است.

مشکلات رایجی که در داخل کانال ها پیدا می کنیم

باقی مانده پودر و انسداد- پودر زدایی ناقص پودر شل یا نیمه تف جوشی شده را برگ می کند که جریان را محدود می کند. ارتعاش کامل، هوای فشرده یا پروتکل های تمیز کردن شیمیایی پس از ساخت مورد نیاز است.

کانال های کم اندازه یا مخدوش- انباشت گرما یا عدم پشتیبانی می تواند مقطع{0}}را ده ها یا صدها میکرون کوچک کند. بهینه‌سازی پارامترهای فرآیند و استراتژی‌های پشتیبانی بهتر مشکل را کاهش می‌دهند.

زبری بیش از حد داخلی– سطوح پایین-پوست می‌توانند بسیار زبر باشند و افت فشار را افزایش دهند. جهت گیری ساختمان و پرداخت{2}}پس از فرآیند (جریان ساینده یا شیمیایی) وضعیت را بهبود می بخشد.

از باقی مانده ها پشتیبانی کنید- پشتیبانی های داخلی که به طور کامل حذف نشده اند، موانع محلی ایجاد می کنند. طراحی برای کانال های خود{1} یا حذف دقیق پشتیبانی ضروری است.

تنوع ضخامت دیوار-- گرمای بیش از حد موضعی یا چسبندگی پودر می تواند دیوارها را ضخیم تر یا نازک تر از آنچه طراحی شده است، کند و بر استحکام و عملکرد حرارتی تأثیر بگذارد.

هر یک از این نقص‌ها می‌توانند بازرسی بصری خارجی را پشت سر بگذارند، اما باعث می‌شوند صفحه خنک‌کننده پس از نصب- ضعیف عمل کند یا نشت کند.

یک مورد واقعی از Sunhingstones

یک تامین‌کننده خودروی جدید{0}}به خانواده‌ای از صفحات خنک‌کننده باتری پرینت سه‌بعدی آلومینیومی با کانال‌های منسجم پیچیده نیاز داشت. نمونه های اولیه ابعاد خارجی خوبی را نشان دادند، اما آزمایش جریان ناموفق بود: جریان اندازه گیری شده 18 تا 22 درصد کمتر از هدف بود و افت فشار به همان نسبت بالا بود. سی تی اسکن پودر باقیمانده را در چندین کانال شاخه و کاهش سطح مقطع موضعی تا 0.3 میلی متر نشان داد.

این تیم پارامترهای لیزر و استراتژی اسکن را برای مناطق بحرانی کانال تنظیم کرد، یک توالی{0}}پودر زدایی و تمیز کردن اولتراسونیک چند مرحله‌ای معرفی کرد، و نمونه‌برداری CT را روی هر صفحه ساختمانی به‌علاوه آزمایش جریان 100 درصد اجرا کرد. پس از قفل شدن فرآیند-، دسته‌های بعدی به نرخ‌های جریان در عرض 5 % از طراحی و مقادیر افت فشار- در داخل پنجره مشخص‌شده دست یافتند. بازده ابعادی در ویژگی های داخلی حیاتی به بالای 95 درصد رسید.

قبل از سفارش چه چیزی از تامین کننده خود بپرسید

قبل از ثبت سفارش، در مورد نکات زیر پاسخ واضح بخواهید:

کدام روش های بازرسی در کانال های داخلی (CT، جریان، افت فشار، یا ترکیبی) مورد استفاده قرار خواهد گرفت؟

آیا گزارش ابعادی یا تجزیه و تحلیل CT برای اولین-قسمت‌های مقاله ارائه می‌شود؟

چه فرآیند پودر زدایی و تمیز کردن اعمال می شود و پودر باقی مانده چگونه تأیید می شود؟

آیا تأمین‌کننده می‌تواند داده‌های قبلی مرتبط با نتایج CT را با عملکرد جریان یا افت فشار{0}} نشان دهد؟

قابلیت فرآیند برای ابعاد کانال داخلی در قطعات مشابه چیست؟

انتخاب یک سازنده پرینت سه بعدی فلزی یا کارخانه صفحه خنک کننده باتری که از قبل این مسائل را درک کرده باشد، خطر اکتشافات دیرهنگام را کاهش می دهد. یک تامین کننده با تجربه در خدمات چاپ سه بعدی فلزی برای برنامه های کاربردی باتری EV، تأیید کانال داخلی را به عنوان بخشی استاندارد از فرآیند به جای یک فکر بعدی در نظر می گیرد. توجه صنعت به بازرسی کیفیت اجزای خنک‌کننده{4} تولیدی افزودنی همچنان افزایش می‌یابد زیرا پلتفرم‌های EV بیشتر به سمت تولید حجم می‌روند.

سوالات متداول

چگونه می توان داخل یک قطعه پرینت سه بعدی را بدون برش بررسی کرد؟
روش اولیه غیرمخرب، اسکن سی تی اسکن صنعتی است که یک نقشه سه بعدی کامل از کانال های داخلی ایجاد می کند. آزمایش جریان و آزمایش افت فشار{3}}تأیید عملکرد را بدون تخریب قطعه ارائه می‌کند.

سی تی اسکن برای کانال های خنک کننده چقدر دقیق است؟
بسته به اندازه قطعه، مواد و پارامترهای اسکن، CT صنعتی معمولاً ویژگی‌ها را در محدوده 50 تا 100 میکرومتر حل می‌کند و می‌تواند قطر کانال، ضخامت دیواره و مکان‌های پودر باقیمانده را با قابلیت اطمینان اندازه‌شناسی خوب کمیت کند.

آیا تست جریان می تواند جایگزین سی تی اسکن شود؟
آزمایش جریان تایید می‌کند که کانال‌ها طبق نیاز عمل می‌کنند، اما نمی‌تواند عیب را پیدا کند یا هندسه واقعی را اندازه‌گیری کند. این دو روش مکمل یکدیگرند. بسیاری از پروژه ها از هر دو استفاده می کنند.

چگونه بفهمم پودر هنوز داخل کانال ها گیر کرده است؟
سی تی اسکن مطمئن ترین راه برای تشخیص پودر باقی مانده است. آزمایش‌های افت عملکردی جریان یا فشار{1}}همچنین انسدادهای شدید را نشان می‌دهند، اما پودر باقیمانده خفیف ممکن است همچنان تست جریان را پشت سر بگذارد در حالی که قابلیت اطمینان طولانی مدت را کاهش می‌دهد.

آیا صفحات خنک کننده سفارشی را در مقادیر عمده ارائه می دهید؟
بله. هنگامی که فرآیند با CT و آزمایش عملکردی تأیید شد، همان پارامترها و طرح بازرسی به حجم تولید برای عرضه عمده فروشی صفحه خنک کننده سفارشی می رسد.

برای تأیید کانال های صفحه خنک کننده خود آماده هستید؟

مدل یا طراحی سه بعدی خود را برای ما ارسال کنید. ما طراحی کانال داخلی را بررسی می کنیم، ترکیب مناسبی از سی تی اسکن و تست عملکردی را توصیه می کنیم و یک برنامه بازرسی و DFM واضح ارائه می کنیم. تأیید صحیح داخل صفحه خنک کننده باتری چاپ سه بعدی هم از عملکرد حرارتی و هم از جدول زمانی پروژه محافظت می کند.