Additive Manufacturing of Actively Cooled Thermal Shields

Syfte och mål

Termiska skyddssystem för hög temperatur (TPS) som kan användas i applikationer inklusive rymd, energiframställning etc. förlitar sig vanligtvis på "passiv" värmeisolering, som begränsas av oxidations-/ablationsmotståndet hos deras ingående material. AM-ACTS-projektet syftar till att utveckla nya termiska sköldar som kan kylas "aktivt" genom att cirkulera en lämplig vätska. Det interna nätverket av finfördelade kanaler av TPS-element som behövs för detta ändamål kommer att tillverkas av ultrahögtemperaturkeramik och eldfasta metaller med hjälp av additiv tillverkning.

Förväntade effekter och resultat

Att realisera aktivt kylda TPS-system via additiv tillverkning (AM) kommer att möjliggöra en mer hållbar och miljövänlig produktion av strategiska komponenter som atmosfäriska återinträdessköldar för återanvändbara rymdfarkoster, turbinblad, raketmotorer, reaktorväggar och solcellsmottagare. Det kommer också att resultera i förbättrad maximal drifttemperatur och/eller livslängd vid höga driftstemperaturer, vilket kan öka energieffektiviteten och minska underhållskostnaderna i dessa och många andra industriella applikationer.

Planerat upplägg och genomförande

AM-ACTS avser att dra nytta av aktiva kylningsstrategier på mikrostrukturell nivå för flyg- och energirelaterade applikationer. Genom att använda både metalliska och keramiska UHTMs tillsammans med AM-metoder, kommer ett bioinspirerat internt finfördelat nätverk av kanaler med kritiska designfunktioner som krävs för att producera intern kylning genom avdunstning att realiseras vilket inte tidigare utforskats. Avsikten är att avsevärt öka specifik yta för värmeväxling för att utveckla ett unikt TPS-system genom att kombinera kompletterande expertis hos projektdeltagarna.