Contribuer à l'essor de l'aviation sans émissions grâce à la gestion thermique imprimée en 3D
Conflux utilise la fabrication additive pour produire un système de refroidissement léger pour un avion à décollage vertical fonctionnant à l'hydrogène.
"Nous sommes ravis de travailler avec Conflux, dont la réputation en matière de livraison à la vitesse d'une Formule 1, combinée à la certification AS9100D en matière de fabrication et de qualité, sera essentielle pour permettre à Vertiia de devenir le premier VTOL à hydrogène au monde capable de transporter des passagers sur de longues distances"
Simon Coburn | Hydrogen Systems Lead | AMSL Aero
Conflux Technology a collaboré avec le constructeur aéronautique australien AMSL Aero pour développer une solution de refroidissement personnalisée pour Vertiia, un avion à décollage et atterrissage vertical (VTOL) alimenté à l'hydrogène. Cette solution de refroidissement est fabriquée à partir de la technologie brevetée d'échangeur de chaleur imprimé en 3D de Conflux, permettant une gestion thermique efficace et légère du système de pile à combustible à hydrogène pour cet avion révolutionnaire à émissions nulles.
Conçu pour voler jusqu'à 1 000 kilomètres, Vertiia repousse les limites de l'aviation électrique. Contrairement aux avions électriques conventionnels limités par la capacité des batteries, Vertiia utilise des piles à hydrogène qui produisent de l'électricité sans émettre de CO₂. Mais l'énergie produite par les piles à hydrogène génère une chaleur importante, en particulier lors des manœuvres gourmandes en énergie telles que le décollage et le vol stationnaire, ce qui nécessite une nouvelle approche de la conception et de la fabrication d'un système de refroidissement avancé.
Défi
Concevoir un système de refroidissement compact et performant pour un avion électrique à hydrogène
Les piles à hydrogène offrent d'énormes avantages pour l'aviation sans émissions, une innovation révolutionnaire sur le marché de la mobilité aérienne avancée qui émerge rapidement. Pour Vertiia, les piles à combustible doivent toujours rester dans des limites de température précises pendant les phases critiques telles que le décollage, le vol et l'atterrissage. Toute surchauffe pourrait compromettre l'efficacité ou la sécurité du système.
Les systèmes de refroidissement traditionnels ajoutent de l'encombrement et du poids, ce qui est inacceptable dans un avion où chaque gramme compte. Le défi : créer une solution de refroidissement légère, compacte et très réactive qui s'intègre parfaitement à la géométrie très contrainte de l'avion et qui fonctionne sous des charges thermiques très dynamiques.
Ceci est crucial pendant les vols verticaux, où les piles à hydrogène subissent des charges thermiques transitoires élevées et des changements rapides de température.
Solution
Fabrication additive avec l'impression 3D métal EOS et la conception brevetée de l'échangeur de chaleur de Conflux
Conflux Technology, innovateur mondial de systèmes thermiques imprimés en 3D, a mis à profit son expérience dans les domaines du sport automobile et de l'aérospatiale pour fournir une nouvelle génération d'échangeurs de chaleur à haute performance à Vertiia.
La dynamique des fluides numérique (CFD) a guidé les premières étapes du processus de conception, en simulant le transfert de chaleur dans des conditions de vol réelles. Ces échangeurs de chaleur ne sont pas seulement optimisés pour les performances ; ils sont construits pour supporter les cycles thermiques exigeants et les contraintes spatiales du décollage vertical et du vol prolongé.
Cette approche permet un transfert thermique très efficace tout en minimisant le volume et le poids, ce qui est essentiel pour l'aviation. Elle permet également une itération rapide : au cours de la première phase de développement, Conflux a produit trois nouveaux concepts d'échangeurs de chaleur adaptés aux besoins de l'architecture des piles à combustible.
Les trois conceptions utilisent les systèmes de fusion laser sur lit de poudre (LPBF) d'EOS et le matériau AlSi10Mg d'EOS, produisant un échangeur de chaleur ultra-compact à parois minces avec une densité de surface élevée et des géométries internes optimisées pour les fluides.
Résultats
Un système de refroidissement léger et performant pour le premier avion VTOL hydrogène-électrique à long rayon d'action au monde
La collaboration entre AMSL Aero et Conflux a déjà donné des résultats tangibles. Au cours de la première phase, trois conceptions d'échangeurs de chaleur ont été livrées, démontrant la capacité de gérer la chaleur pendant la sustentation verticale et les transitions rapides de puissance. Ces composants sont compacts, à haut rendement et précisément conçus pour être intégrés dans l'architecture de Vertiia.
Le programme est maintenant entré dans sa deuxième phase : l'intégration au niveau du système et l'essai d'un prototype grandeur nature dans le groupe motopropulseur proprement dit. Cela permettra de valider les performances dans des conditions réelles, en s'assurant que les piles à combustible peuvent maintenir une température et une efficacité optimales sur l'ensemble du profil de vol.
Le rôle de Conflux dans ce projet marque une nouvelle étape dans l'application de la fabrication additive aux défis de l'aérospatiale - au-delà de la propulsion, dans des systèmes plus larges de gestion de l'énergie.
"Les piles à hydrogène représentent une technologie transformatrice dans la recherche de solutions énergétiques durables en Australie. Nous sommes fiers d'intégrer notre technologie d'échange de chaleur pour améliorer l'efficacité et la performance des piles à hydrogène de Vertiia"
Michael Fuller | CEO | Conflux Technology
"Notre partenariat avec Conflux Technology est un excellent exemple de l'écosystème de fabricants et de développeurs de pointe avec lequel nous travaillons pour construire ici en Australie grâce à notre approche de co-développement. À Vertiia, nous construisons un avion électrique à hydrogène qui vole sur des distances record à des vitesses de Formule 1, ce qui fait de Conflux, avec son histoire d'innovation dans le sport automobile et l'aviation, un partenaire idéal pour nous"
Adriano Di Pietro | CEO | AMSL Aero
Grâce aux forces combinées de la fabrication additive avancée et de l'ingénierie de gestion thermique à haute performance, ce partenariat contribue à ouvrir la voie à un avenir plus propre et plus efficace pour l'aviation.
