Analisi di fattibilità: geometrie per scambio termico
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Per Wärtsilä Italia abbiamo condotto un’analisi di fattibilità sull’impiego di tecnologie di additive manufacturing per la realizzazione di soluzioni innovative per il raffreddamento di componenti di motore a combustione interna. L’additive manufacturing apre nuove possibilità per il design di geometrie di scambio termico ad alta efficienza perché consente assoluta libertà di forme e materiali.
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Cliente: Wärtsilä Italia
Wärtsilä Corporation è un’azienda finlandese leader nel fornire soluzioni tecnologiche intelligenti per generare energia nell’intero ciclo di vita degli impianti del settore marino e terrestre. Wärtsilä Italia è specializzata nella produzione di motori per uso navale, motori Diesel o bi-fuel, motori per generatori di corrente per centrali elettriche, motori per la propulsione e gruppi elettrogeni.
Progetto di ricerca Advantech TIME
È stato condotto un progetto di ricerca sull’impiego delle tecnologie di stampa 3D di manufatti metallici per produrre componenti di motore raffreddati mediante Selective Laser Melting (SLM) a partire da polveri metalliche. L’analisi di fattibilità, in stretta collaborazione con l’Università di Udine, era finalizzata a indagare le geometrie permesse dall’additive manufacturing, volte ad aumentare l’efficienza dei componenti, in termini di scambio termico accresciuto, dimensioni ridotte, compattezza aumentata, costi diminuiti, e impossibili da ottenere con le tecniche tradizionali. Essendo configurazioni fortemente innovative, è stato necessario procedere a un’approfondita analisi di caratterizzazione sperimentale del loro funzionamento e alla verifica delle performance attese.
Fasi dell’analisi di fattibilità
- Definizione della geometria base da testare fra quelle di maggiore interesse per il cliente e la sua applicazione finale.
- Definizione delle condizioni di esercizio, come carichi termici, temperature di esercizio, portate di refrigerante e perdite di carico ammissibili.
- Analisi di letteratura per identificare le soluzioni geometriche dei canali di raffreddamento in grado di massimizzare lo scambio termico e minimizzare le perdite di carico.
- Selezione geometrie da testare e studio FEM per la verifica dei carichi meccanici, disegno finale provini e stampa metallica.
- Parallelamente, ideazione, progetto, realizzazione e collaudo dell’impianto prova.
- Esecuzione dei test e individuazione delle geometrie più promettenti da indagare nel dettaglio con successiva attività.
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Esempio di geometrie indagate per un cilindro del motore a combustione interna oggetto dell’analisi di fattibilità
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Impianto prova costruito appositamente per il progetto di ricerca
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Misure di scambio termico per indagare la resa di diverse geometrie prodotte con SLM