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3D Systems与CERN合作 为LHC制作3D打印冷却组件

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  2020年12月3日,南极熊获悉,3D打印机制造商3D Systems与欧洲核研究组织(CERN)、荷兰国家亚原子物理研究所(Nikkef)合作,为大型强子对撞机(LHC)制作3D打印冷却组件。

  他们使用3D Systems公司生产的DMP Flex 350 PBF系统打印了一套定制的钛冷却棒,用于粒子碰撞检测实验,如果不使用3D打印那么这些零件将无法制造。3D Systems也因为这一贡献在2019年末被授予LHCb行业奖。

  LHC中的-40℃环境

  LHC是世界上最大的粒子加速器,CERN使用它来研究高能粒子碰撞。它的长度为27公里,可以在四个光束交叉点进行碰撞观察,每个交叉点都包含先进的大粒子探测器。

  在LHC beauty(LHCb)实验的检测部分,必须将一条长140m的光子检测条冷却至-40°C,以保持足够长的反应时间从而进行研究。这个检测条的宽度小于2mm,需要钛制冷却棒来为其执行冷却。鉴于冷却棒必须在非常有限的空间内均匀地散发大量热量,因此设计的精度和效率至关重要。

  他们最初提出的设计无法使用常规方法制造。为了使效率最大化,这些冷却棒在内部和外部冷却剂之间所需的材料最少,因此0.25mm的壁厚至关重要。不幸的是,事实证明,这种规格对于长度263mm的棒材很难加工。

  3D打印钛合金冷却棒

  经过严格的反复试验阶段,CERN最终选择3D Systems及金属增材制造技术。欧洲核子研究中心(CERN)LHCb实验项目负责人Antonio Pellegrino指出:“在一些可能的公司中,我们选择了3D Systems,他们的工程师能够将我们的设计转化为可以生产的产品。”

  CERN团队与3D Systems的应用工程师合作,将冷却棒设计修改为可3D打印,同时保留了精确功能。最终实现了0.25mm的壁厚,以及由3D Systems的高强度LaserForm Ti Gr23粉末制成的密封几何形状。最终设计包括焊接在一起的镜面A和B组件,并且需要最少的手动组装。棒料也经过重新设计,具有平行的冷却通道,可确保在后处理过程中100%去除粉末。

  根据一系列压力测试的结果,团队预计这些组件至少可以使用十年。由于几乎不需要组装,并且使用一种材料以优化的形式创建了零部件,寿命会更长。

  责任编辑:xj

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