3D printed heat exchanger from HX material

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F25797000%3A_____%2F25%3AN0000004" target="_blank" >RIV/25797000:_____/25:N0000004 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/49777513:23210/25:43976471

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

čeština

Original language name

3D tisknutá komponenta tepelného výměníku z materiálu HX

Original language description

Výsledkem byl funkční vzorek představující část trubkového tepelného výměníku v oblasti napojení teplosměnných trubek na trubkovnici. Tento funkční vzorek byl uplatněn na inovovaném dílu (původní díl byl svařenec), který byl konstrukčně upraven pro technologii 3D tisku. K dosažení tohoto cíle byl nejprve implementován nový materiál ALLOY HX pro 3D tisk a následně byly postupně vytištěny a otestovány menší vzorky 3D tištěného materiálu. Poté byl tento díl dlouhodobě testován a provozně ověřen v laboratorních podmínkách. Funkční vzorek měl základnu o rozměrech 157 × 179 mm o tloušťce 15 mm a obsahoval 15 trubek s vnějším průměrem 20 mm a vnitřním průměrem 16 mm, které měly výšku 150 mm. Materiál Hastelloy X je známý svou vysokou teplotní pevností a odolností vůči korozi. Tisk tohoto materiálu byl velmi problematický, protože během tepelných cyklů při procesu tisku vznikalo velké množství zbytkového napětí. Navíc velká plocha akumulovala více tepla, což je pro 3D tisk na bázi kovu nežádoucí. Vzhledem k těmto faktorům byl tisk takového vzorku velmi obtížný. Některé výtisky byly experimentálně upraveny změnou strategie skenování, parametrů procesu a optimalizací a vylepšeními podpůrných struktur. Každý tisk byl vyhodnocen a výsledky byly aplikovány na další tisk. Po veškerém zpracování a vyhodnocení byl funkční vzorek přímo vytištěn na platformu. Použitím všech optimalizací se zabránilo selhání tisku a snížila se akumulace tepla. Díky tomu navíc nebylo nutné tepelné zpracování ke snížení zbytkového pnutí, což vedlo k výrazné úspoře nákladů a zkrácení dodací lhůty.

Czech name

3D tisknutá komponenta tepelného výměníku z materiálu HX

Czech description

Výsledkem byl funkční vzorek představující část trubkového tepelného výměníku v oblasti napojení teplosměnných trubek na trubkovnici. Tento funkční vzorek byl uplatněn na inovovaném dílu (původní díl byl svařenec), který byl konstrukčně upraven pro technologii 3D tisku. K dosažení tohoto cíle byl nejprve implementován nový materiál ALLOY HX pro 3D tisk a následně byly postupně vytištěny a otestovány menší vzorky 3D tištěného materiálu. Poté byl tento díl dlouhodobě testován a provozně ověřen v laboratorních podmínkách. Funkční vzorek měl základnu o rozměrech 157 × 179 mm o tloušťce 15 mm a obsahoval 15 trubek s vnějším průměrem 20 mm a vnitřním průměrem 16 mm, které měly výšku 150 mm. Materiál Hastelloy X je známý svou vysokou teplotní pevností a odolností vůči korozi. Tisk tohoto materiálu byl velmi problematický, protože během tepelných cyklů při procesu tisku vznikalo velké množství zbytkového napětí. Navíc velká plocha akumulovala více tepla, což je pro 3D tisk na bázi kovu nežádoucí. Vzhledem k těmto faktorům byl tisk takového vzorku velmi obtížný. Některé výtisky byly experimentálně upraveny změnou strategie skenování, parametrů procesu a optimalizací a vylepšeními podpůrných struktur. Každý tisk byl vyhodnocen a výsledky byly aplikovány na další tisk. Po veškerém zpracování a vyhodnocení byl funkční vzorek přímo vytištěn na platformu. Použitím všech optimalizací se zabránilo selhání tisku a snížila se akumulace tepla. Díky tomu navíc nebylo nutné tepelné zpracování ke snížení zbytkového pnutí, což vedlo k výrazné úspoře nákladů a zkrácení dodací lhůty.

Type

G_funk - Functional sample

CEP classification

—

OECD FORD branch

20501 - Materials engineering

Project

<a href="/en/project/TK04020056" target="_blank" >TK04020056: High temperature resistant materials for components in thermodynamic cycles</a><br>

Continuities

P - Projekt vyzkumu a vyvoje financovany z verejnych zdroju (s odkazem do CEP)

Publication year

2025

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Internal product ID

FV014/2025/21200

Numerical identification

—

Technical parameters

Výsledkem je funkční vzorek představující část trubkového tepelného výměníku v oblasti napojení teplosměnných trubek na trubkovnici. Tento funkční vzorek bude uplatněn na inovovaném dílu (původní díl je svařenec), který bude konstrukčně upraven pro technologii 3D tisku. K dosažení tohoto cíle bude nejprve nutné implementovat nový materiál ALLOY HX pro 3D tisk a následně postupně vytisknout a otestovat menší vzorky 3D tištěného materiálu. Poté bude tento díl dlouhodobě testován a provozně ověřen v laboratorních podmínkách. Funkční vzorek má základnu o rozměrech 157 × 179 mm o tloušťce 15 mm a obsahuje 15 trubek s vnějším průměrem 20 mm a vnitřním průměrem 16 mm, které mají výšku 150 mm. Dosažený funkční vzorek bude v první fázi implementován formou pilotního využití na garantujícím pracovišti jako referenční technologický demonstrátor aditivní výroby komponent tepelných okruhů z materiálu Hastelloy X. Na jeho základě budou standardizovány výrobní parametry (PBF tisk, orientace, podpory, přídavky na obrábění) a vytvořen technologický postup umožňující reprodukovatelnou výrobu obdobných dílů. Následně bude řešení ověřeno u partnerských organizací z hlediska materiálových vlastností a aplikační vhodnosti v energetice. Komerční využití je plánováno prostřednictvím přenosu know-how do průmyslové praxe, nabídky zakázkové výroby prototypových výměníků a licencování technologického postupu, přičemž navazujícími aktivitami budou pilotní zakázky, technická jednání s průmyslovými partnery a další optimalizace procesu dle konkrétních aplikačních požadavků.

Economical parameters

Hlavním přínosem dosaženého řešení je nahrazení konvenčně svařované konstrukce monolitickou 3D tištěnou komponentou, což vede ke zvýšení únavové životnosti o více než 30 % oproti svařovanému provedení. Současně dochází k eliminaci negativních jevů spojených se svařováním (zejména vznik svarových vad, zbytkových napětí a strukturálních nehomogenit), čímž se výrazně snižují nároky na kontrolu svarových spojů. Významným přínosem je rovněž podstatné zkrácení výrobního času díky integraci více konstrukčních prvků do jednoho aditivně vyráběného dílu. Výsledkem je vyšší provozní bezpečnost komponenty, zvýšení její spolehlivosti v energetických aplikacích a současně vytvoření technologického základu pro afektivní výrobu vysoce namáhaných dílů tepelných okruhů.

Application category by cost

—

Owner IČO

25797000

Owner name

SVÚM a.s.

Owner country

CZ - CZECH REPUBLIC

Usage type

P - Využití výsledku jiným subjektem je v některých případech možné bez nabytí licence

Licence fee requirement

Z - Poskytovatel licence na výsledek nepožaduje v některých případech licenční poplatek

Web page

—