Voxeljet利用3D打印技术为电动摩托车电池开发新的冷却系统

摘要：Ethec City电动摩托车中的新型冷却系统确保了电池单元的使用寿命更长。为了向学生介绍可用于原型制造之外的批量生产的制造工艺，voxeljet使用粘结剂喷射工艺为原型的创新电池外壳制作了模具......

aau讯（编辑 吴昕烜）据外媒报道，Ethec City电动摩托车中的新型冷却系统可确保电池的使用寿命更长。为了向学生介绍可用于原型制造之外的批量生产的制造工艺，voxeljet使用粘合剂喷射工艺为原型的创新电池外壳制作了模具。苏黎世联邦理工学院的一个以学生为中心的研究小组正在voxeljet的支持下实现新型冷却系统的原型。

众所周知，科幻电影倾向于将电池技术的局限性视为理所当然。在2021年，高速和远程电动交通实际上总是与极其沉重和庞大的储能系统相关联。汽车和卡车可能已经提供了必要的空间，但在通往电动摩托车的道路上，仍然有一些障碍需要克服。由于缺乏电池容量，市场上已有的相对强大的电动摩托车更适合城市交通，而不适合长途越野旅行。

Ethec City项目的技术方法可能会改变这种状况。Ethec代表“ETH Electric Cruiser”，是由苏黎世瑞士联邦理工学院的学生开发的电动摩托车概念。在 "重点项目 "的框架内，ETH的学生有机会在实际技术中实施他们的理论知识。

该项目的发起人是AG Inspire，它是该校的战略合作伙伴，伴随着研究成果向实际应用的技术转移。在2017年开始的Ethec项目中，其目的是通过回收制动能量和修改电池设计来大幅提高电动摩托车的效率。同时，由机械工程专业学生（未来的电气工程师和工业设计师）组成的团队必须决定哪种工艺最适合在哪种情况下制造所需的部件。由于最初的重点是原型，因此3D打印是关注的主要焦点。

据了解，瑞士发明家通过在自行车前轮安装轮毂电机，实现了制动能量的回收，也就是恢复制动能量。事实证明，如何最好地储存可用的额外能量以增加续航能力是需要重点解决的问题。在尽可能小的空间内创造一个高能量密度是一件大事。然而，与大型车辆相比，在摩托车上将电池运行时产生的热量保持在一个恒定的水平上更为困难，最佳的温度管理对电池的使用寿命至关重要。

"电动车中的电池冷却通常是通过软管或管道流过电池的冷却剂来完成的，"Inspiring AG热模拟部门经理兼Ethec项目协调员Josef Mayr博士解释说。"这种方法的缺点是，只能进行点状或线状接触，实际上无法实现与电池的直接接触。" 鉴于摩托车车架中间的空间有限，最终只有一个概念可行：将所有电池完全嵌入油缸中。

Ethec团队以主要电网的变电站中的变压器冷却系统为模板。Mayr说："当设备被打开时，火花四溅，"但由于这些设备完全在硅油中，因此没有氧气，不可能出现短路。"

ETH的学生们在两个模块之间总共组装了1269个锂离子圆电池，总输出功率为15千瓦时。然后使用计算机辅助流动模拟来创建电池外壳的最佳结构，它必须确保绝对防漏，而且还需要实现各个电池和硅油流动之间的完美接触。然而，像Ethec团队设计的电池外壳这样大小的物体超出了现有直接金属激光烧结（DMLS）设备的制造能力。为了"向学生们展示从原型到批量生产的方法，选择的方向是金属铸造。具体来说，使用3D打印的砂模作为铸造铝铜合金的模板。"Josef Mayr说。

据悉，Ethec团队提供的电池外壳的数字CAD数据构成了voxeljet使用粘合剂喷射3D打印技术生产砂模的基础。在这个过程中，几微米薄的石英砂和喷射在上面的粘合剂交替分层，直到以最高的精度打印出指定几何形状组的件。ETHEC电池外壳最终在位于意大利布雷西亚的Kupral Spa公司的铝铸造厂铸造。

Ethec原型的全面实际测试目前仍在进行中。但学生们设计的节能电子摩托车的概念显示了令人印象深刻的潜力。最高时速应达到160公里/小时，并且由于能量回收和新颖的电池概念，ethec city可以达到约400公里的范围。这个概念是否能说服潜在的买家，目前还没有定论。

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