Contribuire all'aviazione a emissioni zero con la gestione termica stampata in 3D
Conflux utilizza la produzione additiva per produrre un sistema di raffreddamento leggero per un velivolo a decollo verticale elettrico a idrogeno
"Siamo entusiasti di collaborare con Conflux, la cui reputazione di fornire consegne alla velocità della Formula 1, combinata con la certificazione di produzione e qualità AS9100D, sarà fondamentale per consentire a Vertiia di diventare il primo VTOL a idrogeno al mondo con capacità di trasporto passeggeri a lungo raggio"
Simon Coburn | Hydrogen Systems Lead | AMSL Aero
Conflux Technology ha collaborato con il costruttore australiano di aeromobili AMSL Aero per sviluppare una soluzione di raffreddamento personalizzata per Vertiia, un velivolo a idrogeno a decollo e atterraggio verticale (VTOL). Questa soluzione di raffreddamento è realizzata con la tecnologia brevettata di Conflux dello scambiatore di calore stampato in 3D, che consente una gestione termica efficace e leggera del sistema di celle a combustibile a idrogeno per questo innovativo velivolo a emissioni zero.
Progettato per volare fino a 1.000 chilometri (621 miglia), Vertiia supera i limiti dell'aviazione elettrica. A differenza degli aerei elettrici convenzionali, limitati dalla capacità delle batterie, Vertiia utilizza celle a combustibile a idrogeno, che generano elettricità senza emettere CO₂. Ma l'energia generata dalle celle a combustibile a idrogeno genera un notevole calore, soprattutto durante le manovre ad alta intensità energetica come il decollo e l'hovering, richiedendo un nuovo approccio alla progettazione e alla produzione di un sistema di raffreddamento avanzato.
Sfida
Progettare un sistema di raffreddamento compatto e ad alte prestazioni per un aereo elettrico a idrogeno
Le celle a combustibile a idrogeno offrono enormi vantaggi per l'aviazione a emissioni zero, un'innovazione innovativa nel mercato della mobilità aerea avanzata che sta emergendo rapidamente. Per Vertiia, le celle a combustibile devono sempre rimanere entro precisi limiti di temperatura durante fasi critiche come il decollo, il volo e l'atterraggio. Un eventuale surriscaldamento potrebbe compromettere l'efficienza o la sicurezza del sistema.
I sistemi di raffreddamento tradizionali aggiungono ingombro e peso, inaccettabili in un velivolo in cui ogni grammo è importante. La sfida: creare una soluzione di raffreddamento leggera, compatta e altamente reattiva che si integri perfettamente nella geometria strettamente vincolata del velivolo e che funzioni in presenza di carichi termici altamente dinamici.
Ciò è fondamentale durante il volo verticale, dove le celle a combustibile a idrogeno subiscono elevati carichi termici transitori e rapidi sbalzi di temperatura.
Soluzione
Produzione additiva con la stampa 3D in metallo EOS e il design dello scambiatore di calore brevettato da Conflux
Conflux Technology, innovatore globale di sistemi termici stampati in 3D, ha sfruttato la sua esperienza nel settore automobilistico e aerospaziale per fornire una nuova generazione di scambiatori di calore ad alte prestazioni per Vertiia.
La fluidodinamica computazionale (CFD) ha guidato il processo di progettazione iniziale, simulando il trasferimento di calore in condizioni di volo reali. Questi scambiatori di calore non sono solo ottimizzati per le prestazioni, ma sono costruiti per sopportare gli impegnativi cicli termici e i vincoli spaziali del decollo verticale e del volo prolungato.
Questo approccio consente un trasferimento termico altamente efficiente, riducendo al contempo al minimo il volume e il peso, essenziali per l'aviazione. Inoltre, consente una rapida iterazione: nella prima fase di sviluppo, Conflux ha prodotto tre nuovi concetti di scambiatori di calore adattati alle esigenze dell'architettura delle celle a combustibile.
Tutti e tre i progetti utilizzano i sistemi di fusione a letto di polvere laser (LPBF) di EOS e il materiale EOS Aluminum AlSi10Mg, producendo uno scambiatore di calore ultracompatto e a pareti sottili con un'elevata densità di superficie e geometrie interne ottimizzate per i fluidi.
Risultati
Un sistema di raffreddamento leggero e ad alte prestazioni per il primo aereo VTOL elettrico a idrogeno a lungo raggio del mondo
La collaborazione tra AMSL Aero e Conflux ha già dato risultati tangibili. Nella prima fase sono stati consegnati tre progetti di scambiatori di calore, che hanno dimostrato la capacità di gestire il calore durante l'elevazione verticale e le rapide transizioni di potenza. Questi componenti sono compatti, ad alta efficienza e sono stati progettati su misura per essere integrati nell'architettura di Vertiia.
Il programma è ora passato alla seconda fase: l'integrazione a livello di sistema e il collaudo di un prototipo in scala reale all'interno del gruppo propulsore. Questo servirà a convalidare le prestazioni in condizioni reali, assicurando che le celle a combustibile possano mantenere la temperatura e l'efficienza ottimali durante l'intero profilo di volo.
Il ruolo di Conflux nel progetto segna un altro passo avanti nell'applicazione della manifattura additiva alle sfide del settore aerospaziale, al di là della propulsione e dei più ampi sistemi di gestione dell'energia.
"Le celle a combustibile a idrogeno rappresentano una tecnologia trasformativa nella ricerca australiana di soluzioni energetiche sostenibili. Siamo orgogliosi di incorporare la nostra tecnologia di scambio termico per migliorare l'efficienza e le prestazioni delle celle a combustibile a idrogeno di Vertiia"
Michael Fuller | CEO | Conflux Technology
"La nostra partnership con Conflux Technology è un ottimo esempio dell'ecosistema di produttori e sviluppatori avanzati che stiamo costruendo qui in Australia attraverso il nostro approccio di co-sviluppo. In Vertiia, stiamo costruendo un velivolo elettrico a idrogeno che vola su distanze da record a velocità da Formula 1, rendendo Conflux, con la sua storia di innovazione negli sport motoristici e nell'aviazione, un ottimo partner per noi"
Adriano Di Pietro | CEO | AMSL Aero
Grazie alla combinazione dei punti di forza della produzione additiva avanzata e dell'ingegneria di gestione termica ad alte prestazioni, questa partnership contribuisce a creare un futuro più pulito ed efficiente per l'aviazione.
