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英国大学推动3D印刷的可持续电气化

未来电机制造(FEMM)枢纽已宣布新的可持续发展项目,以确保电气化的增加不会导致英国垃圾填埋场通过冗余零件溢出。

以实施更加循环的经济为重点工程和物理科学研究委员会该项目将由三所英国大学资助,为电机开发更可持续的生命周期。这将涉及对当前供应链的初步评估,并确定更合适的制造方法,包括3D打印,最终将材料送回制造设施。

项目合作伙伴包括斯特拉斯克莱德大学(University of Strathclyde)高级成型研究中心(AFRC),谢菲尔德大学,纽卡斯尔大学

AFRC的高级制造工程师Jill Miscandlon博士解释说:“重要的是,电气化的努力不会在未来产生负面影响。我们不希望过渡到电动汽车、飞机和风力涡轮机,它们的寿命结束后会被填埋。”

Jill Miscandlon博士,AFRC的高级制造工程师。照片通过FEMM Hub。
Jill Miscandlon博士,AFRC的高级制造工程师。照片通过FEMM Hub。

电气化:双刃剑

当今大多数的电气系统,如电动汽车发动机,都是使用传统的制造工艺和有限的原始合金生产的。在最初的设计阶段,这些系统的报废处理很少被广泛考虑,所以很多系统最终都被填埋了。随着电机的产量在未来几年不可避免地增加,这些有限的合金原料预计将呈指数级消耗,给汽车、航空航天和可再生能源等行业带来压力。

Miscandlon提到了回收原材料的需求,他补充说:“我们需要在设计性能优异的电机和确保材料也可以回收进一步使用之间取得平衡。我们绝对必须转向清洁能源解决方案和电气化,但至关重要的是,我们要从尽可能早的阶段就考虑这些决定的长期影响。”

重新设计3D打印电气系统

除了开发英国的供应链,考虑到报废处理,项目合作伙伴还将重新设计某些电气系统,其中一些将被重新设计为3D打印。这包括一组用于电动汽车和eVTOL车辆的线圈。

电动机的性能主要受限于它消散能量损失的能力,我们可以把这种损失称为“多余的热”。正如它的现状,大多数现代电动机的电气绕组是一个主要的性能瓶颈,节流能源效率,功率密度,和扭矩密度由于散热差。因此,线圈冷却系统的改进可以帮助电动汽车达到一个新的采用水平。

该项目团队与两个未命名的工业合作伙伴一起将通过重新设计和3D打印铜线线圈来证明金属添加剂制造的适用性,并使用集成冷却通道。雷电竞充值使用粉床融合技术生产,线圈将与液冷星点相容,以改善散热。冷却通道的可行性将在促进电动机设计师和制造商之间的谈话的期望中进行评估。

MISCandlon总结道,“通过FEMM枢纽,我们正在重新设计电机,以确保它们以最佳的性能制造,并沿途解决关键挑战,使我们占据了最初的峰值才能考虑再制造。”

一套3d印花铜卷的概念安装在定子部分。通过FEMM集线器的图像。
一套3d印花铜卷的概念安装在定子部分。通过FEMM集线器的图像。

随着可持续发展慢慢采取焦点,对3D印刷行业循环经济的讨论以增加的速度发展。研究人员来自联邦材料研究与测试研究所在德国最近开发了一个可持续的新人3D印刷材料使用白蚁垃圾。组合昆虫留下的粉状木材和粪便,该团队能够为粘合剂喷射3D打印制定可重复使用的原料。

其他地方,汽车制造商雷诺最近宣布的建立其“重新厂”,一个完全致力于可持续汽车生产的设施。位于巴黎附近的制造工厂将专注于通过回收和改装车辆来减少浪费,以及提供3D印刷备件服务。

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吉尔·米斯坎隆博士是AFRC的高级制造工程师。照片通过FEMM Hub。

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