L'energia solare concentrata (CSP) è distinta da altre fonti di energia rinnovabili usando l'immagazzinamento dell'energia termico (TES) ed i motori termici convenzionali per spedire l'energia a richiesta. Tuttavia, per raggiungere un costo di energia levelized competitivo (LCOE), i costi di sistema di CSP devono essere ridotti.
Studi recenti su parecchie superfici minime periodiche triple (TPMS) e su superfici nodali periodiche poichè gli scambiatori di calore hanno indicato che le superfici di Schwarz-D TPMS hanno proprietà eccellenti del trasferimento di calore. i carburi, i boruro ed i composti del metallo di transizione del gruppo IV-VI sono i materiali ceramici a temperatura ultraelevata più comuni (UHTC). Prima dell'introduzione di fabbricazione additiva, i dispositivi di TPMS erano difficili da fabbricare.
Confrontato ai metodi precedenti di fabbricazione delle strutture ceramiche di TPMS, la fabbricazione additiva del getto adesivo sta sviluppandosi come una promessa e metodo evolutivo di formazione della ceramica. La stampa adesiva del getto è stata usata per fabbricare i piatti dello scambiatore di calore di UHTC congiuntamente ad infiltrazione reattiva, ma non è stata usata per fabbricare le strutture di UHTC TPMS sinterizzate alle alte densità relative. Le lezioni hanno imparato dai nanomaterials della sinterizzazione suggeriscono che la densità cruda bassa durante il modanatura non fosse sempre un'edizione e che raggiungere la buona uniformità è più importante.
In questo studio, gli autori hanno dimostrato la fattibilità di fabbricazione additiva dello spruzzo adesivo delle strutture di UHTC-TPMS sinterizzando e stampando i candidati vuoti. Le componenti con almeno densità relativa teorica di 92% sono state create, che fanno parte inoltre del TPMS.
La densità dell'obiettivo rappresenta la transizione dal mediatore allo stadio finale della sinterizzazione, che è necessaria da sinterizzare le forme complesse di quasi-NET a densità completa e da sopprimere la permeazione del gas facendo uso della tecnica della sinterizzazione HIP. Lo scopo della parte di dimostrazione TPMS era di vedere se i parametri della sinterizzazione e di stampa ottenuti dalle provette fossero applicabili alla geometria complessa che sarebbe stata usata per la progettazione dello scambiatore di calore.
Il gruppo ha stampato 9 pezzi cubici di cm 3 TPMS e li ha sinterizzati senza distorcerli o rompere. Le topologie di progettazione, i materiali e gli avanzamenti di montaggio sono presentati per raggiungere la prestazione classa miglirice in sali fusi del cloruro negli scambiatori di calore di CSP.
I ricercatori discutono l'uso di una combinazione di fabbricazione additiva e di sinterizzazione del getto del raccoglitore sviluppare le cellule di ZrB2-MoSi2-based UHTC-TPMS. A causa delle sue buone caratteristiche di lavorazione e qualità, ZrB2-MoSi2 è stato scelto intenzionalmente come candidato invalido per dimostrare la fattibilità di uno scambiatore di calore di UHTC-TPMS finché il migliore materiale di UHTC per questa applicazione non potrebbe essere determinato.
È stato indicato che la fabbricazione additiva dello spruzzo adesivo può essere usata per stampare e sinterizzare le strutture di UHTC-TPMS. Per efficacemente limitare la distorsione, è stato trovato che una strategia dilimitazione era necessaria. Poteva da usare il materiale di base convenzionale della polvere con un d50 di circa 2-3 m., la stessa dimensione utilizzata nell'elaborazione convenzionale di UHTC. Questi materiali sono sinterizzati ad una densità relativa teorica di 92-98%, che è sufficiente per impedire i liquidi dello scambiatore di calore il passaggio tramite le pareti, la separazione delle due regioni e tenere conto la pressione isostatica termica quando le più alte densità sono richieste.