3D プリントされたバッテリー冷却プレートの内部チャネルを確認するにはどうすればよいですか?

お客様は、美しい 3D プリントされたバッテリー冷却プレートを受け取ります。外観は完璧で、表面はきれいで、取り付け穴の位置も揃っています。しかし、システム テスト中は、冷却剤の流量が予想よりも少なく、圧力降下が設計で許容されるよりも高く、さらに悪いことに、ゆっくりとした漏れが発生しています。-問題はほとんどの場合、誰にも見えないチャネル内にあります。残留粉末、狭い通路、粗い壁、またはわずかな幾何学的歪みがあると、たとえ部品の外側が完璧であっても、熱性能が損なわれる可能性があります。この記事では、内部チャネルの検査が非常に難しい理由、利用可能な 5 つの実際的な方法、適切な組み合わせの選択方法、最も頻繁に見つかる欠陥、および注文前にサプライヤーに尋ねるべき質問について説明します。

内部チャネルのチェックが難しい理由

金属積層造形により、従来の機械加工では作成できない複雑なコンフォーマルな冷却チャネルが作成されます。これらの同じチャネルは、検証するのが最も難しい機能でもあります。それらはねじれ、分岐し、直径を変更し、多くの場合、部品の奥深くまで入り込みます。構築が完了すると、チャネルは完全に密閉されます。キャリパーや CMM プローブをその中に入れることはできません。

一般的な製造上の問題により、問題がさらに悪化します。粉末除去後、残留粉末が閉じ込められたままになる場合があります。下向きの表面は上向きの表面よりもはるかに粗い傾向があります。-局所的な過熱やサポートが不十分な場合、チャネルの断面が縮小したり変形したりする可能性があります。-水力直径のわずかな減少や表面粗さの増加でも、流動抵抗が増加し、熱伝達効率が低下します。-

バッテリーの熱管理は容赦がありません。 NREL および他の研究所の研究では、セル温度の上昇と大きな温度勾配が容量の低下を加速し、熱暴走のリスクを高めることが示されています。パックを狭い温度範囲 (多くの場合約 15 ～ 35 度) 内に保つことは、生命と安全の両方にとって重要です。冷却プレートの内部チャネルが部分的に塞がれているか、サイズが小さすぎると、設計された熱遮断を実現できず、パック全体が影響を受けます。

内部チャネルを検査する 5 つの方法

CTスキャン

産業用コンピュータ断層撮影法は、現在、内部チャネルの完全な三次元形状を測定できる唯一の非破壊的方法です。{0}{1}{1}スキャナは、残留粉末、局所的な制限、壁厚の変動、CAD モデルからの偏差を明らかにする体積データセットを生成します。{3}}金属冷却プレートの一般的な解像度は、部品のサイズと材料密度に応じて 50 µm ～ 100 µm の範囲になります。 3D プリント部品の CT スキャンは、定量的な内部チャネル寸法測定が必要な場合のゴールドスタンダードです。

フローテスト

制御された水または冷却剤の流れが、定義された圧力または流量でチャネルを通って押し出されます。測定された流量は設計値と比較されます。このテストは高速かつ低コストで、パフォーマンスに直接関係します。それはあなたには言えませんどこ制限はジオメトリの変更の程度ですが、パフォーマンスが低下するパーツにはすぐにフラグを立てます。-

圧力降下試験

流体が一定速度で流れる間、圧力センサーが入口と出口に配置されます。予想外に高い圧力降下は、ほとんどの場合、詰まり、粗さ、または断面の減少を示しています。-フロー テストと同様、非破壊的で本番環境に適しています-が、幾何学的詳細は得られません。

ボアスコープ/内視鏡

可撓性または硬性の内視鏡は、より大きな比較的真っ直ぐなチャネルに挿入できます。目視検査により、残留粉末、粗い表面、またはサポートの残骸が見つかる可能性があります。この方法はアクセス可能な通路に限定されており、寸法を正確に測定することはできません。

カット-オープンセクション

選択された部品が切断され、切断面が顕微鏡または光学式 CMM で検査されます。これは CT またはフロー テストの結果を確認する最も直接的な方法ですが、部品は破壊されています。通常、プロセスの検証または最初の記事の関連付けにのみ使用されます。-

どの方法を選択する必要がありますか?

プロトタイプや小規模バッチの検証では、-ほとんどの購入者は部品サンプルの CT スキャンと 100% の流量または圧力降下のテストを組み合わせています。-連続生産では、機能テストと定期的な CT 監査の組み合わせに移行することがよくあります。図面で厳しい内部公差が必要な場合、またはチャネルが非常に複雑な場合、冷却管の検査CT を使用した測定は、依然として内部チャネル寸法測定を確認する最も信頼できる方法です。

チャネル内で見つかる一般的な問題

粉残りと詰まり– 粉末除去が不完全な場合、粉末が緩んだり、部分的に焼結した粉末が残り、流れが制限されます。構築後は、徹底的な振動、圧縮空気、または化学洗浄プロトコルが必要です。-

サイズが小さすぎる、または歪んだチャンネル– 熱の蓄積やサポートの欠如により、断面が数十または数百ミクロン縮小する可能性があります。{0}}プロセス パラメータの最適化とサポート戦略の改善により、問題が軽減されます。{2}

過度の内部粗さ– 特に羽毛の皮膚表面は非常に粗くなり、圧力損失が増加することがあります。ビルド方向とプロセス後の研磨（研磨フローまたは化学薬品）により、状況は改善されます。-

サポート残党– 完全に除去されていない内部サポートにより、局所的な障害が発生します。自立型チャネルを設計するか、サポートを慎重に削除することが重要です。-

壁-の厚さの変化– 局所的な過熱や粉体の付着により、壁が設計よりも厚くなったり薄くなったりして、強度と熱性能の両方に影響を与える可能性があります。

これらの欠陥はいずれも、外部の目視検査には合格しても、取り付け後に冷却プレートの性能が低下したり、漏れが発生したりする可能性があります。{0}}

Sunhingstones の実際のケース

新エネルギー車のサプライヤーは、複雑なコンフォーマル チャネルを備えたアルミニウム 3D プリント バッテリー冷却プレートのファミリーを必要としていました。-初期のプロトタイプは良好な外形寸法を示しましたが、流量テストでは失敗しました。測定された流量は目標を 18 ～ 22 % 下回っており、圧力損失もそれに応じて高かったのです。 CTスキャンにより、いくつかの分岐チャネルに粉末が残留し、局所的な断面が最大0.3 mm減少していることが明らかになりました。-

チームは重要なチャネル領域のレーザー パラメータとスキャン戦略を調整し、多段階の脱粉末と超音波洗浄シーケンスを導入し、すべてのビルドプレートに CT サンプリングと 100% フロー テストを実装しました。{0}プロセスのロックイン後、後続のバッチでは設計値の 5% 以内の流量と、指定されたウィンドウ内の圧力降下値を達成しました。-重要な内部特徴の寸法歩留まりは 95 % 以上に上昇しました。

注文前にサプライヤーに尋ねるべきこと

ご注文前に、以下の点について明確な回答をお願いいたします。

内部チャネルではどの検査方法が使用されますか (CT、流量、圧力降下、または組み合わせ)?

記事の最初の部分には次元レポートまたは CT 分析が提供されますか?-

どのような脱粉末および洗浄プロセスが適用され、残留粉末はどのように確認されますか?

サプライヤーは、CT 結果と流量または圧力降下性能を相関させる以前のデータを提示できますか?{0}}

同様の部品の内部チャネル寸法のプロセス能力はどれくらいですか?

これらの問題をすでに理解している有能な金属 3D プリント メーカーまたはバッテリー冷却プレート工場を選択すると、発見が遅れるリスクが軽減されます。 EV バッテリー用途向けの金属 3D プリンティング サービスに経験のあるサプライヤーは、内部チャネル検証を後付けではなくプロセスの標準部分として扱います。より多くの EV プラットフォームが量産に移行するにつれて、積層製造された冷却コンポーネントの品質検査に対する業界の注目は高まり続けています。{4}

よくある質問

3D プリントした部品を切断せずに内部を確認するにはどうすればよいでしょうか?
主な非破壊的な方法は工業用 CT スキャンで、内部チャネルの完全な 3D マップを作成します。-フロー テストと圧力降下テストでは、部品を破壊することなく機能を確認できます。-

冷却チャネルの CT スキャンはどの程度正確ですか?
部品のサイズ、材料、スキャンパラメータに応じて、工業用 CT は通常 50 ～ 100 µm の範囲の特徴を分解し、優れた計測学的信頼性でチャネルの直径、壁の厚さ、残留粉末の位置を定量化できます。

フローテストは CT スキャンの代わりに使用できますか?
フローテストでは、チャネルが要求どおりに機能することを確認しますが、欠陥の場所を特定したり、実際の形状を測定したりすることはできません。 2 つの方法は補完的です。多くのプロジェクトでは両方が使用されています。

粉末が溝の中にまだ詰まっているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?
CT スキャンは、残留粉末を検出する最も信頼できる方法です。機能流量テストまたは圧力降下テストでも重度の閉塞を検出しますが、軽度の残留粉末は流量テストに合格する可能性がありますが、長期的な信頼性は低下します。-

カスタム冷却プレートを卸売数量で提供できますか?
はい。 CT および機能テストでプロセスが検証されると、同じパラメータと検査計画がカスタム冷却プレートの卸売供給の生産量に合わせて拡張されます。

冷却プレートのチャネルを確認する準備はできましたか?

3D モデルまたは図面をお送りください。当社は内部チャネル設計を見直し、CT スキャンと機能テストの適切な組み合わせを推奨し、明確な DFM と検査計画を提供します。 3D プリントされたバッテリー冷却プレートの内部を適切に検証することで、熱パフォーマンスとプロジェクトのスケジュールの両方を保護します。