Neue 3D-gedruckte Technologie nutzt Metalldrähte statt Gase für grüne Kühlung

Dies bietet eine umweltfreundlichere und einfachere Methode zur Temperaturregelung im Vergleich zu herkömmlicher Klimaanlage und Heizung. Verwendung der globalen Kühlbedarfe aufgrund des Klimawandels bietet die elastokalorische Technologie eine hocheffiziente, elektrisch betriebene Alternative zu bestehenden Systemen.

Diese Methode, die sowohl äischen Kommission als auch vom World Economic Forum als Top-Innovation anerkannt wurde, basiert auf den einzigartigen physikalischen Eigenschaften einer Nickel-Titan-Legierung.

Diese Legierungen reduzieren schädliche Emissionen und verbessern die Energieeffizienz und treiben so eine nachhaltige, kohlenstoffneutrale Temperaturregelung voran. Interessanterweise hat diese neue Arbeit ähten zu komplexen 3D-gedruckten Formen übergegangen, die die Oberfläche maximieren, um die Kühlleistung zu steigern.

Was die Studie zeigt

Die Forscher testeten verschiedene Designs, um sicherzustellen, dass das Metall bei seiner besten Leistung für maximale Kühl- und Heizleistung funktioniert. Zu diesem Zweck wurden komplizierte, „auffällige“ Metallwürfel für maximale Energieeffizienz entwickelt.

Obwohl diese 3D-gedruckten Strukturen wie dekorative Kunst aussehen, sind ihre komplexen Geometrien darauf ausgelegt, den Wärmeübergang innerhalb des Systems zu optimieren. Ingenieure können thermische Energie aus Räumen wie Kühlkammern effizient „pumpen“, indem sie das Metall dehnen, um Wärme abzugeben und Kälte aufzunehmen.

„Dies ist die nächste Stufe in der Entwicklung der elastokalorischen Technologie.“ „Die Forschung, die wir derzeit an diesen neuen Strukturen durchführen, befindet sich noch im Bereich der Grundlagenforschung – aber wir denken bereits über praktische Anwendungen nach und entwickeln Lösungen für reale Einsatzgebiete“, erklärte Professor Paul Motzki.

LangzeitstabilitätNickel-Titan ist eine Formgedächtnislegierung, die zwischen

LangzeitstabilitätNickel-Titan ist eine Formgedächtnislegierung, die zwischen zwei Kristallstrukturen wechselt, um Wärme zu übertragen. Wird das Metall belastet, gibt es Wärme an seine Umgebung ab (exotherm); wird die Belastung entfernt, absorbiert es Wärme und kühlt dabei ab (endotherm).

Dieser mechanische Herzschlag ermöglicht es dem Material, wie eine Wärmepumpe ohne komplexe Maschinen zu wirken. Außerdem spürt das Material durch die Änderung seines elektrischen Widerstands beim Dehnen im Grunde seine eigene Bewegung.

Dies ermöglicht es dem System, seine Position und seinen Status automatisch zu verfolgen, ohne dass zusätzliche Sensoren erforderlich sind. Die nächste Version dieser Geräte wird durch die Verwendung einer porösen Metallstruktur mit einer viel größeren Oberfläche effektiver kühlen.

Technik, Energie und Einsatz

Dieses Design ermöglicht es dem Kühlmedium – entweder Luft oder Wasser – zu direkt durch das Material zu fließen, was einen viel schnelleren und effektiveren Wärmeenergietransfer als herkömmliche Methoden ermöglicht.

Um diese Technologie für Wohn- und Ladengeschäfte nutzbar zu machen, konzentriert sich das Team darauf, sie robust genug zu machen, um jahrelang zu halten, und einfach zu reparieren. Dies gewährleistet, dass sie zuverlässig in alltäglichen Geräten wie Kühlschränken funktionieren kann.

Es werden auch Experimente durchgeführt, um sicherzustellen, dass die Technologie den Strapazen des täglichen Gebrauchs standhält, mit dem Ziel einer Lebensdauer von über einer Million Zyklen. Um zu verhindern, dass die Teile brechen, optimieren die Forscher das Metall, um konstantes Dehnen und Quetschen standzuhalten.

Technik, Energie und Einsatz

Darüber hinaus wird auch die Wartbarkeit priorisiert, da anerkannt wird, dass alle Materialien irgendwann verschleißen. Dafür können modulare Komponenten für einen schnellen und einfachen Austausch konzipiert werden.

Dies gewährleistet, dass das System für den langfristigen kommerziellen Einsatz zuverlässig bleibt. Die Technologie wird derzeit auf der Hannover Messe vom 20. bis 24.

April (Halle 11, Stand D41) präsentiert.