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Ein bedeutender Fortschritt in der Entwicklung von Wärmemanagementsystemen wurde durch die Zusammenarbeit von ToffeeX, dem Imperial College London und der University of Wolverhampton erzielt. Im Rahmen des Projekts „Multiscale Optimisation Framework for Aerospace Cold-Plates“ (MOfAC), unterstützt von NATEP und Innovate UK, wurden neue Ansätze für Design und Simulation mithilfe von multiskaligem Modellieren und additiver Fertigung mit hochreinem Kupfer vorgestellt.
Traditionelle Verfahren wie die numerische Strömungsmechanik (CFD) stoßen aufgrund hoher Rechenanforderungen und begrenzter Designiterationen an ihre Grenzen. Das MOfAC-Projekt setzt hier mit einem innovativen multiskaligen Modellierungsansatz an, bei dem komplexe Systeme in kleinere, berechenbare Einheiten aufgeteilt werden. Diese Methode ermöglicht präzisere Simulationen in kürzerer Zeit und bietet Ingenieuren die Möglichkeit, mehr Iterationen effizient zu prüfen und die bestmöglichen Designs zu entwickeln.
Ein weiterer technischer Durchbruch des Projekts war die erfolgreiche Verwendung von hochreinem Kupfer, das aufgrund seiner thermischen Leitfähigkeit besonders für Wärmesenken geeignet ist, jedoch schwer zu drucken war. Mithilfe der Laser-Powder-Bed-Fusion-Technologie (L-PBF) konnte das AMFM-Forschungsteam der University of Wolverhampton diese Hürden überwinden. Durch verbesserte Energienutzung und Prozesskontrolle wurden Komponenten produziert, die thermische Effizienz und Nachhaltigkeit vereinen.
Professor Arun Arjunan, Direktor des Elite Centre for Manufacturing Skills (ECMS) und des Centre for Engineering Innovation and Research (CEIR) der Universität, sagte: „Die Zusammenarbeit mit ToffeeX und dem Imperial College London, die die Grenzen des L-PBF-Kupferdrucks und des Kühlkörperdesigns erweitern, zeigt das Potenzial der additiven Fertigung und des Wärmemanagements. Durch die Kombination unseres Fachwissens in Bezug auf fortschrittliche Materialien und 3D-Drucktechnologien werden wir weiterhin innovative Lösungen entwickeln, die der wachsenden Nachfrage nach effizienten Wärmemanagementsystemen in verschiedenen Branchen gerecht werden.“
Die Ergebnisse des MOfAC-Projekts zeigen das Potenzial von generativem Design in Kombination mit additiver Fertigung auf. Diese Ansätze ermöglichen eine effizientere Wärmeableitung bei gleichzeitig reduziertem Energieverbrauch und CO₂-Emissionen. Anwendungen finden sich unter anderem in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilsektor und bei Wasserstoffbrennstoffzellen.
Durch die enge Kooperation von Forschung und Industrie setzt ToffeeX mit seinen Partnern neue Maßstäbe im Wärmemanagement und zeigt, wie additive Fertigung und multiskaliges Design nachhaltige Innovationen vorantreiben können.
