Im Juli 2023 erhielt das Kühlsystem von Swissloop die prestigeträchtige Auszeichnung für die beste Wärmemanagement-Lösung während der European Hyperloop Week in Edinburgh, Vereinigtes Königreich. Dies war ein Meilenstein für das Projekt, das sich mit der Entwicklung innovativer Technologien für den Transport der Zukunft beschäftigt. Mit der folgenden Herausforderung kam Swissloop dann auf Feramic zu:
Herausforderung von Swissloop
In Umgebungen mit geringem Druck, wie es das Hyperloop-Konzept vorsieht, wird die Kühlung durch Konvektion praktisch eliminiert. Diese spezifische Herausforderung erforderte eine neuartige Kühltechnologie, die effektiv in einem solchen Umfeld arbeiten kann. Und hier kommt der 3D-Metalldruck ins Spiel.
Besprechen Sie Ihr Projekt jetzt mit dem 3D-Experten
Lösung von Swissloop in Zusammenarbeit mit Feramic
Swissloop entwickelte das Vacuum Cooling Module (VCM), ein innovatives Kühlsystem, das die Schmelzenergie eines paraffin-basierten Phase Change Materials (PCM) nutzt, um Wärme zu speichern. Die im Fahrzeug entstehende Abwärme an der Leistungselektronik wird gesammelt und durch den zentralen Wasserkanal des VCMs gepumpt. Um den Wärmeübergang zu verbessern, verfügt der Wasserkanal über feine Texturierungen, die Turbulenzen verstärken. Ein Drucksensor überwacht das Schmelzniveau. Dank Flüssigkeitskupplungen kann das Modul schnell durch einen identischen Zwilling ersetzt werden, sobald volles Schmelzen stattgefunden hat.
Feramic, als Spezialist für additive Fertigung, produzierte das Kühlmodul aus Aluminium 320. Das Modul verfügt über eine ausgeklügelte Anordnung von Kammern, um den Druckauswirkungen während der Expansion des PCMs beim Schmelzen entgegenzuwirken. Sekundäre Luftkammern, versiegelt mit einer atmungsaktiven Membran, ermöglichen den Luftdurchfluss und somit den Druckausgleich, verhindern aber gleichzeitig, dass das PCM in die sekundären Kammern gelangt. Das gesamte System ist vollständig abgedichtet, um im Vakuum betrieben werden zu können.
Um das Gewicht des Moduls zu reduzieren, setzte das Team auf Funktionalitätsintegration. Dank der Lattice-Strukturen, die durch den Laser-Pulverbett-Fusion (LPBF) Prozess ermöglicht wurden, dienen die sekundären Luftkammern auch als Sandwichkerne der strukturellen Seitenwände. Die dicken Wände im oberen Drittel der Hauptkammer dienen wiederum als Griffe zur einfachen Handhabung des Moduls. Die Finnen und der zentrale Wasserkanal dienen in den unteren zwei Dritteln der Hauptkammer ebenfalls als strukturelle Verstärkung des Behälters. Dies ermöglichte Wandstärken von nur 1,5 mm an den Aussenwänden, wodurch Gehäuse und Deckel extrem leicht sind, mit jeweils 1470 g und 348 g.
Fazit
"Dank additive manufacturing war es uns möglich, ein enorm komplexes Produkt mit einem hohen Grad an Integration innert kürzester Zeit herstellen zu lassen. Gerne danken wir noch einmal der Firma Feramic für die tolle Unterstützung!"
