Flókið bogið 3D-prentað mót sem vafið er með flatri hitapúða er jafnvægi á milli hitasnertingar og rúmfræðilegs frelsis. Í mörgum kringumstæðum er hitinn veittur ójafnt vegna þess að hitarinn var aldrei hannaður fyrir þá tilteknu lögun. Ný stefna er að koma fram þar sem hitaeiningunni er ekki bætt við eftir á heldur myndast beint á yfirborðinu. Kolefnis-leiðandi blek gerir kleift að prenta hitarásir beint á flókið verkfæri og þjónar sem varmalag sem passar vel við rúmfræðina.

Hugmyndin um 3D plötuyfirborð með kolefnisleiðandi blekprentuðum hitara er að fara frá stakum hitabúnaði yfir í fullkomlega samþætt yfirborðsskilgreind hitakerfi.


Allt frá stífum hitara til prentaðra hitalaga
Hefðbundin hitakerfi vinna með því að:

Gúmmímottur sílikon

Hylkisofnar með innbyggðum málmblokk

Keramik eða gljásteinn hitaplötur

Viðnámsþættir með málmslíðri

Þessar lausnir eru árangursríkar en eru í meginatriðum planar eða rúmfræðitakmarkandi. Fyrir boginn eða óregluleg þrívíddarverkfæri er hitauppstreymi einsleitni almennt í hættu í forritinu.

Prentað leiðandi blek veitir aðra leið. Hitaþátturinn er gerður beint á lögunina og þvingar ekki hita í form.

Hitarinn er strax sýndur myndrænt á tækinu sem hringrásarmynd.

Hvernig virka kolefnisleiðandi blekhitarar
Kolefnis-leiðandi blek samanstendur venjulega af:

Kolefni nanórör eða grafen nanóflögur

Polymer fylki bindiefni

Leysikerfi fyrir útfellinguna

Aukefni til að stjórna viðloðun og lækningu

Þetta blek er sett á undirlag með:

Skjáprentun

Þotuprentun

Sprayhúðuð grímumynstur

Það er sett sem efni og hert við hóflegt hitastig til að mynda samfellt leiðandi net sem er fellt inn í þunnt fjölliðafilmu.

Þegar það er læknað myndast rafviðnámshitun þegar straumur fer í gegnum prentaða mynstrið.

Rafmagnseignir
Dæmigert frammistöðusvið eru:

Viðnám lak: 10-100 Ω/□

Rekstrarspenna: 12 til 48 VDC kerfi

Stillt aflþéttleikamynstur rúmfræði

Regluleg blekútfelling til að stjórna einsleitni

Vegna þess að viðnám þeirra er tiltölulega hátt (miðað við málma) eru þessi kerfi oft með lág-spennu, sem eykur rekstraröryggi í frumgerð og samsettum verkfæraumhverfi.

Samræmd upphitun 3D yfirborðs
Geometrísk einsleitni er einn mikilvægasti eiginleiki prentaðra hitara sem eru byggðir á kolefni.

Hægt er að leggja prentuð bleklög á ólíkt flötum upphituðum mottum:

Mót, sveigð

Verkfæri fyrir aukefnaframleiðslu

Flókið holrými

Ó-planar plötu rúmfræði

Þetta gerir ráð fyrir fullkominni varmahönnunarsamþættingu, þar sem upphitunin fylgir nákvæmri lögun íhlutans frekar en að nálgast hann.

Þetta framleiðir þunnt, einsleitt hitalag til að draga úr varmaviðnáminu.

Varma- og vélrænni ávinningur
Hagnýtir kostir prentuðu-kolefnishitara eru:

Lágur hitamassi
Prentað lag hefur hverfandi varma tregðu við þykkt yfirleitt í tugum míkron. Þetta gerir:

Fljótleg hitaviðbrögð

Hröð hringrás hitunar og kælingar

Minnkað tap á orkugeymslu

Mjög góð rúmfræðileg aðlögunarhæfni
Hitaeiningin er sett beint á yfirborðið, þess vegna er engin vélræn bindispenna kynnt við uppsetningu ytri hitara.

Möguleg hlífðarhúð
Þegar það hefur verið hernað er hægt að verja það með lagi af td PTFE, fjölliða topphúð til að:

Auka efnaþol

Gerðu ónæmari fyrir núningi

Haltu yfirborðsheilleika meðan á hjólreiðum stendur

Helstu verkfræðiáskoranir
Það eru verulegar tæknilegar hindranir við að stækka kolefnisblekhitaratækni í iðnaðarkerfi þrátt fyrir gífurlegt loforð.

Samræmi viðnáms þvert á flóknar rúmfræði
Það getur verið erfitt að viðhalda samræmdu viðnámsþoli yfir bogið eða ójafnt yfirborð vegna eftirfarandi:

Breytileiki í blekflæði

Staðbundin afbrigði í þykkt

Breytileiki yfirborðsorku undirlags

Ó-jöfn viðnám getur leitt til ó-jafnvægis upphitunarprófíla.

Viðloðun og stöðugleiki í hitaferli
Langtímaáreiðanleiki er háður sterkri viðloðun milli:

Lag af kolefnisbleki

Undirlagsefni (málmur, fjölliða, samsett)

Hlífðar yfirlakk

Endurtekin hitahringrás án vélrænnar misræmisstjórnunar gæti leitt til örsprungna eða aflögunar.

Kraftstærðartakmarkanir
Prentaðir kolefnishitarar ganga venjulega á lágri spennu, þannig að ef þú vilt stækka að iðnaðarafli þarftu að:

Mynstur með stærri leiðandi svæðum

Hringrásararkitektúr samhliða.

Hönnun dreifðhitunarsvæðis

Þetta takmarkar beina notkun þess í-afkastamiklum forritum en hentar samt fyrir sérhæfð verkfæri og frumgerð.

Umsóknarmöguleiki í heitum verkfærum
Tæknin hentar sérstaklega vel fyrir:

Hröð frumgerð af upphituðum mold

Aukaframleidd verkfæri með innbyggðri hitaeiningu

Rannsóknarstofubúnaður (sérsniðin)

Lítil framleiðsluverkfæri

- Flókin rúmfræði sem venjulegir hitarar geta ekki samræmst

Þetta gerir kleift að prenta hitamyndun beint á yfirborð verkfæra í ákveðnum forritum, sem dregur verulega úr flækjustiginu í samsetningunni.

Sveigjanleiki í framleiðslu og hönnun
Með prentuðum hitakerfum gætirðu haft allt annað hönnunarferli:

Hitamynstur þróað stafrænt

3d yfirborðsprentun

Læknað til að búa til virka hringrás

Prófað og rafmagnstengt

Þessi aðferð dregur úr ósjálfstæði á-formuðum hitaeiningum og gerir hraða endurtekningu á varmahönnun.

3.4 Framtíðarhorfur
Gert er ráð fyrir að þróun leiðandi bleksamsetninga muni leiða til fjölmargra þróunar:

Grafen samsett efni með meiri leiðni

Fjölliða bindiefni með hækkuðu hitastigi

Marg-laga prentuð upphitunararkitektúr

Innbyggt skynjari og hitalög

Vélfæraútsetning á flóknum þrívíddarflötum með sjálfvirkni

Þessar framfarir gætu hugsanlega leitt til hönnunar og framleiðslu varmakerfa með sambærilegum vinnuflæði og notuð eru í prentuðu rafeindatækni.

Samantekt
Kolefnis-leiðandi blek ryður brautina fyrir beint prentuð hitakerfi fyrir flókið 3D plötufleti. Þessi tækni við að prenta kolefnisleiðandi blekhitara á þrívíddaryfirborð plötunnar er að breyta því hvernig hægt er að búa til sérsniðin upphituð verkfæri og búa til frumgerð sem gerir ráð fyrir þunnum, sveigjanlegum og stafrænt tilgreindum varmarásum.

Það eru enn erfiðleikar varðandi einsleitni, endingu og kraftskala en tæknin er aðlaðandi skref í átt að hraðri, rúmfræðidrifinni-varmaverkfræði. Í þessari nýju hugmyndafræði eru hitaeiningar ekki lengur stakir íhlutir, heldur samþættir eiginleikar yfirborðsins sjálfs - sem hugsanlega gerir sérsniðin hitauppstreymi eins auðvelt og að prenta hönnunarskrá.

Næsta kynslóð af upphituðum flötum má ekki byggja, heldur prenta, lag fyrir lag, eins og hringrás sem dregin er beint inn á hið líkamlega umhverfi.