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Heat Exchangers for Lightweighting in Propulsion

Le strutture reticolari basate su TPMS (Triply Periodic Minimal Surfaces) stanno emergendo come soluzioni promettenti per la progettazione di scambiatori di calore altamente efficienti. Il progetto ha portato allo sviluppo e alla validazione di un prototipo proof-of-concept (PoC) di scambiatore in lega di alluminio, con un significativo avanzamento del livello di maturità tecnologica da TRL1 a TRL3. Partendo dall’ottimizzazione multi-fisica della cella unitaria mediante simulazioni CFD 3D, è stato possibile identificare una configurazione geometrica ottimale in grado di massimizzare il trasferimento di calore e minimizzare la caduta di pressione.

Sulla base dei risultati numerici, è stato realizzato un prototipo fisico tramite Additive Manufacturing, con verifica della qualità mediante analisi microscopica delle zone critiche e test di tenuta per il rispetto dei requisiti funzionali. La fase di test, condotta su un banco prova adattato per l’applicazione, ha permesso la validazione del comportamento termofluidodinamico del componente. Le misure sperimentali hanno confermato con buona accuratezza le previsioni numeriche, con solo lievi discrepanze attribuibili alla variabilità delle proprietà del fluido di lavoro.

Il progetto ha inoltre dimostrato l’efficacia del framework numerico sviluppato per il design di scambiatori basati su strutture reticolari, confermando la validità del Gyroid 6 mm come configurazione particolarmente promettente. Le attività di comunicazione hanno superato gli obiettivi previsti, con la pubblicazione di un articolo su rivista ad alto impact factor e ulteriori due lavori in fase di revisione. L’interesse di un costruttore automobilistico per una possibile applicazione industriale testimonia il potenziale del dispositivo sviluppato.