航空宇宙および自動車産業における冷却効率の最適化

アディティブ・マニュファクチャリング（AM）は、モータースポーツ、航空、次世代航空宇宙における熱交換器技術に変革をもたらしました。これらの先進的なコンポーネントは、軽量構造、迅速な生産、最適化された統合を提供し、より持続可能で高性能な車両を生み出す上で重要な要素となっています。冷却効率が性能に直接影響するこれらの産業では、効果的な気流管理が極めて重要です。

コンフラックスは技術革新の最前線に立ち、AMを活用して最先端用途向けのNACAにインスパイアされたダクトを開発しています。設計と材料選択を改良することで、これらの高度な熱交換器は空力効率と熱性能を向上させます。統合ダクトと熱交換器技術の融合が、お客様の冷却システムにどのような革命をもたらすかを探ってみましょう。

コンフラックスのNACAにインスパイアされたモノリシック・クーラーには、ダクトとマウントが一体化されている。

ナカ式ダクトとは？

米国航空諮問委員会（NASAの前身）は当初、空気抵抗を最小限に抑えながら冷却システムに効率的に気流を導くために、航空用のNACAダクトを考案した。突出した形状が大きな抵抗を生む従来のダクトとは異なり、NACAスタイルのダクトは表面と同一平面を保ち、気流を最適化しながら前面抵抗を効果的に低減します。この流線型のアプローチは、モータースポーツ、航空宇宙、航空などの高速用途において極めて重要であり、空気抵抗を最小限に抑えることで性能を劇的に向上させることができます。

モータースポーツでは、NACAダクトと吸気ダクトを使用し、空気抵抗を最小限に抑えながら、冷却やエンジン吸入のために気流を効率的に流すことでパフォーマンスを向上させる。

熱交換器設計における積層造形の利点

AMによる比類なき設計の柔軟性

積層造形（AM）は設計に比類のない柔軟性を提供するが、その利点を実現するには非常に熟練したチームが必要となる。Confluxのショーケース製品は、AMが従来の制約を克服して、より多くのものを提供する複雑な部品を製造できることを示す素晴らしい例です。

デザイン・チームは、この作品を一定のサイズ・パラメーターの中で製造するために、多くのトレードオフを行った。彼らは、この部品がM290マシンの製造容積に収まるようにし、コンパクトでユニークな形状を作り出した。もちろん、より大きなデザインや、より大量の連続生産部品には、より大型のマシンを使用することができます。

数値流体力学による熱交換器の形状最適化

私たちは、数値流体力学（CFD）解析を活用して、お客様のために性能を改良し、設計を最適化しています。eVTOLの燃料クーラーや次世代航空機の熱交換器など、特定のニーズに合わせたカスタマイズが可能です。

さまざまな業界の次世代プロジェクトのためのカスタムソリューション

特定の使用ケースに合わせて設計を調整するためには、業界パートナーとの協力が不可欠となる。例えば、ダクトをeVTOLの燃料クーラーや次世代航空機用の高度な熱交換器に適応させることで、まったく新しい可能性が開ける可能性がある。この適応性は、高性能冷却ソリューションを必要とする航空宇宙産業とその他の産業の両方に門戸を開くものです。このNACAスタイルの例では、防振ソリューションの重要な要素の統合を実証するために、マウントが含まれています。

NACAと空気吸入ダクトは、航空業界で一般的に使用されている。

モノリシック熱交換器効率を最大化するための統合

熱交換器をダクトやその他の部品と統合することで、高性能冷却システムの新たな可能性が開かれる：

シームレスなエアフロー・マネージメント： 一体型ダクトは、気流を直接熱交換器に導き、冷却効率を向上させます。

モジュール式の軽量ソリューション： 複数のコンポーネントを1つのモノリシックパーツに組み合わせることで、軽量化、性能向上、取り付けの簡素化を実現。

信頼性の向上： 機械的な接合部が少ないということは、故障の可能性が低いということであり、厳しい環境下での耐久性が向上する。

現在の設計はデモンストレーションに過ぎないが、熱管理を再定義する将来の技術革新の可能性を浮き彫りにしている。

EVTOLに冷却ダクトと熱交換器を統合することで、軽量化と熱ソリューションの変革の可能性が開ける。

熱交換器の性能向上のための革新と改善

軽量化と強度を両立させるための材料選択 -モータースポーツや航空産業の顧客向けに信頼性の高い連続生産を続けている、熱交換器用に優れた特性を持つ材料であるAlSi10Mgを使用して、このデモピースを製作しました。 積層造形材料の研究開発 は、コンフラックスが研究パートナーとともに限界を押し広げ続けている分野である。

効率的な空気輸送を実現するためのダクト形状の最適化 - CFD解析などのツールを活用し、気流の最大化や空気抵抗の最小化など、特定の性能目標を達成するためのダクト形状の微調整を行います。入口と出口の形状は、乱流や抵抗を発生させることなく効率的な空気輸送を実現する上で重要な役割を果たします。

各業界への応用の可能性

このようなコンセプトパーツの潜在的な用途は、航空、モータースポーツ、産業、あるいは再生可能エネルギーなど多岐にわたる。

航空：

• バッテリーの冷却： コンパクトな高エネルギー密度バッテリーの熱安定性を確保する。
• 室内冷暖房： 客室に効率的なHVACソリューションを提供。
• 油圧オイル冷却： 軽飛行機の油圧システムの最適温度を維持する。

モータースポーツ

• フォーミュラEや同様の電気レーシングカー用の特殊冷却システム。
• モーターハウジングやその他のコンパクトで高性能なコンポーネントにダクトを組み込む。

特殊製造システムへの応用：

• コンパクトな産業機械向けの高性能冷却ソリューション。
• この設計を採用すれば、タービンの気流管理をサポートすることができる。

NACAダクトと熱交換器の統合は、熱管理における注目すべき発展であり、新たな効率を実現する積層造形の可能性を示している。数値流体力学、先端材料、最適化された設計による改良を活用することで、このアプローチはさまざまな用途で冷却効率を高める可能性がある。航空、自動車産業から特殊な製造業まで、これらの技術革新は熱性能と持続可能性の向上に貢献します。