CERN采用增材制造技术开发轻质换热器，服务于高能物理探测领域

2022年8月2日，南极熊获悉，作为AHEAD项目的一部分，欧洲粒子撞击探测机构（CERN）将继续投资开发3D打印冷却系统组件。AHEAD项目由CERN和其他5个合作伙伴组成，计划使用增材制造工艺生产轻质智能换热器，减少零件数量。

AHEAD是ADCLUT计划第二阶段资助的几个项目之一，旨在将技术研究转化为商业应用。AHEAD项目将建立在ACTURE第一阶段进行的先前研究的基础上，CERN研究团队开发了智能管道技术。

△智能管道。（图片来源：CERN）

智能壁管和风管（SWaP）项目（如上图所示）使用3D打印来制造嵌入组件内部传感器的智能管道。这些部件的尺寸减小和复杂性的增加意味着它们可以放置在更紧凑的空间内，更靠近要冷却的系统。这可以提高性能，并且可以在航空航天领域提供节油优势，并在工业制冷应用中提高效率。

这项研究旨在为新一代智能流体元件奠定基础，该元件与现有的标准液压回路兼容，能够使用嵌入式流体传感器提供流体参数的测量。因此，SWaP项目将作为第二阶段的垫脚石，将新型换热器开发到更高的技术就绪水平，并最终为市场做好准备。

ATTRACT项目协调员PabloGarcia Tello说：“渐进式创新不足以应对未来几十年即将到来的社会挑战。ATTRACT项目和方法旨在加速突破性创新的市场吸收，“。

虽然这项技术起源于高能物理探测器，并将继续使该领域受益，但由于传感器和印刷结构的小尺寸，它在小尺度传热和传质的科学研究领域也有其他应用。这可能在医疗应用中具有长期的副产品价值，特别是能够感知体内液体的新一代智能假肢设备。

在2020年，CERN曾使用3D Systems的直接金属打印（DMP）技术来制造用于LHCb实验的钛合金冷却棒，该部件是制造大型强子对撞机冷却系统的组件，用于粒子物理学的基础研究。

△3D打印钛合金冷却棒

这种基础物理实验对制造的组件有特定的要求，例如尺寸限制，散热需求，平整度以及带材长度的温度均匀性。增材制造被选为最能满足保持探测器硬件效率和分辨率需求的解决方案。其中一个主要要求是棒材在冷却液通道和被冷却表面之间具有特定的厚度。考虑到每个棒材的长度，传统上不可能进行加工。

最终，CERN工程师通过与3DSystems的合作，使用LaserForm TiGr23合金材料打印出0.25mm厚度的防漏冷却棒。