На 3D-принтере смогли напечатать керамический теплообменник для самолета

Специалисты компании Lithoz освоили аддитивное производство теплообменного элемента из нитрида алюминия в рамках европейского исследовательского проекта TRIATHLON, осуществляемого по программе Horizon Europe. Координацию проекта обеспечивают Делфтский технический университет и Институт инноваций в материаловедении M2i при участии консорциума, в который входят Университет Сабанджи, Дрезденский технический университет, а также компании Ergon Research, Cryomotive и AMIRES. С проектом сотрудничают признанные лидеры аэрокосмической отрасли — Safran, GE Aerospace и Avio Aero.

Ключевой целью инициативы TRIATHLON является создание практичных решений для водородных авиационных двигателей. Проект нацелен на совершенствование системы распределения топлива, сокращение выбросов оксидов азота, уменьшение потребности в хладагентах благодаря эффективному теплоотводу, а также оптимизацию конструкций керамических теплообменников, производимых методом 3D-печати. В более широкой перспективе стоит задача разработки «самолетов мегаваттного класса».

Инженеры Lithoz изготовили теплообменники из нитрида алюминия, которые позволят исключить применение криогенных насосов для подачи водорода в двигатели. Подобная система теплопередачи способна сделать силовые установки значительно компактнее, проще и экономичнее. Отмечается, что это прорывное применение керамической аддитивной печати в новой области, а достижение серийного производства деталей из нитрида алюминия представляет собой важную веху для аэрокосмической отрасли.

Производство теплообменников основано на технологии LCM (Lithography-based Ceramic Manufacturing), которая сочетает стереолитографию с использованием керамической суспензии, послойное отверждение и последующее спекание с применением цифровой обработки света. Материал демонстрирует теплопроводность на уровне 211 Вт/м·К, сохраняет структурную стабильность при температуре 600°C в водородной среде и обладает свойствами эффективного электроизолятора.

Современные технологии 3D-печати предоставляют уникальную свободу для проектирования, позволяя создавать сверхточные сложные внутренние каналы с оптимизированной геометрией для максимальной эффективности теплообмена.

Разработанный подход перспективен для других сфер, где критически важен эффективный теплообмен: в ракетных двигателях, беспилотных системах, радарах, СВЧ-устройствах, лазерных системах и микроэлектромеханических устройствах. В перспективе возможно производство пьезоэлектрических компонентов и сложных элементов двигательных установок. Легкие и прочные керамические теплообменники способны обеспечить уникальные эксплуатационные характеристики для множества передовых применений, где традиционные материалы демонстрируют недостаточную эффективность.