弗勞恩霍夫Fraunhofer IPT研究所3D打印新型設計的氫氣燃燒室
氫正成為應對氣候變化的日益重要的能源載體。盡管氫氣燃燒不會釋放任何二氧化碳，但幾乎沒有人知道的是，它比燃燒化石燃料產生更多的氮氧化物 (NOx)。
在一個聯合研究項目中，FH Aachen – 亞琛應用科學大學和亞琛的Fraunhofer IPT 弗勞恩霍夫生產技術研究所與不來梅的 Präwest Präzisionswerkstätten GmbH & Co KG 一起使用增材制造生產了一個采用新設計的氫氣燃燒室，可以顯著減少氮氧化物的排放。
金屬3D打印新型氫氣燃燒室
© Fraunhofer IPT
更好的油氣混合
© 3D科學谷白皮書
大量較小的火焰
與具有少量大火焰的傳統燃燒過程相比，這種燃燒過程依賴于大量較小的火焰。為3D打印設計的MMX 燃燒室使氣體與供應的空氣最佳混合，燃燒時 NOx 氮氧化物排放量更少。燃燒室中小火焰的另一個優點是對回火的更高安全性，使這種燃燒器具有適當的縮放比例，不僅適用于固定式燃氣輪機，而且適用于航空航天應用。
通過 LPBF（激光粉末床熔化金屬3D打印技術）生產的MMX 氫氣燃燒室組件
© 弗勞恩霍夫 IPT
然而，MMX 燃燒室的生產在技術上相當具有挑戰性，因為制造公差很小：這種帶有揮發性氫氣的燃燒室的運行要求系統保持永久密封。此外，腔室內的所有功能元件，例如空氣擋板，必須彼此精確對齊，以確保進入和流出氣體的所需流動特性。然而，僅通過諸如銑削和鉆孔之類的減材制造工藝進行制造會使此類組件非常昂貴。因此，項目合作伙伴選擇了激光粉末床熔化 (LPBF)3D打印-增材制造工藝來構建他們的原型。
LPBF：用于復雜零部件的金屬 3D 打印
通過LPBF選區激光熔化金屬3D打印以逐層熔化層層構建組件的橫截面區域。極薄的層使得以高分辨率生產復雜幾何形狀的零部件成為可能，在燃燒室內已經創建了許多功能元件。這顯著減少了所需的精加工操作量。
3D 打印的微混合燃燒頭，MMX 燃燒室的一個組件
© 弗勞恩霍夫 IPT
在3D打印燃燒室并分離其所在的平臺后，只需要通過銑削和鉆孔進行一些減材后處理步驟：例如，在銑削過程中制造花絲、可移動的空氣擋板和孔，通過結合各個制造步驟，能夠彌補現有制造流程的弱點，并連接成一個協同的流程鏈。
基于仿真模擬，亞琛研究人員預測使用 LPBF選區激光熔化金屬3D打印可以顯著減少組裝所需的時間，并將這種燃燒室的成本降低多達90%。除了新的設計帶來的燃燒對生態的保護和經濟優勢外，LPBF選區激光熔化金屬3D打印還使制造過程更具可持續性，與傳統生產方式相比使用了更少的資源。
(責任編輯：admin)
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