蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院一個學(xué)生的重點(diǎn)項(xiàng)目正在voxeljet的支持下實(shí)現(xiàn)一種新型冷卻系統(tǒng)的原型。

ethec city電動摩托車中的新型冷卻系統(tǒng)確保了電池單元的使用壽命更長。為了向?qū)W生們介紹可用于原型制造之外的批量生產(chǎn)的制造工藝，Voxeljet使用粘結(jié)劑噴射工藝為原型的創(chuàng)新電池外殼生產(chǎn)了模具。

以驚人的速度和幾乎無聲無息地騎著電動摩托車穿越廣闊的風(fēng)景，在科幻電影中被認(rèn)為是理所當(dāng)然的事情，在現(xiàn)在卻因?yàn)殡姵丶夹g(shù)的缺陷而嚴(yán)重受挫。2021年，電動車的高速度和長距離幾乎總是與極其沉重和龐大的儲能系統(tǒng)聯(lián)系在一起。汽車和卡車可能已經(jīng)提供了必要的空間，但在通往環(huán)境友好型電動摩托車的道路上，工程藝術(shù)仍然有一些障礙需要克服。由于缺乏電池容量，市場上已有的相對強(qiáng)大的電動摩托車更適合城市交通，而不適合長途越野旅行。

ethec城市項(xiàng)目的技術(shù)方法可以改變這種狀況。ethec是 “ETH電動巡洋艦 “的縮寫，是由蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院的學(xué)生開發(fā)的電動摩托車概念。在 “重點(diǎn)項(xiàng)目 “的框架內(nèi)，ETH的學(xué)生有機(jī)會將他們的理論知識應(yīng)用于實(shí)際技術(shù)中。項(xiàng)目發(fā)起人是inspire AG，它是該校的戰(zhàn)略合作伙伴，負(fù)責(zé)將研究成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的技術(shù)。在2017年開始的ethec項(xiàng)目中，其目的是通過回收制動能量和修改電池設(shè)計，大幅提高電動摩托車的效率。同時，由機(jī)械工程學(xué)生、未來的電氣工程師和未來的工業(yè)設(shè)計師組成的團(tuán)隊必須決定在每種情況下哪種工藝最適合制造所需的部件。由于最初的重點(diǎn)是原型，3D打印是關(guān)注的主要焦點(diǎn)。

有限的空間使電池冷卻系統(tǒng)變得復(fù)雜

瑞士學(xué)生通過在自行車前輪上安裝輪轂電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了制動能量的回收，即恢復(fù)制動能量。

事實(shí)證明，如何最好地存儲可用的額外能量以增加續(xù)航能力是一個棘手的問題。在盡可能小的空間內(nèi)創(chuàng)造一個高能量密度是一件事。然而，在摩托車上將電池運(yùn)行時產(chǎn)生的熱量保持在一個恒定的水平上，比在大型車輛上更難。然而，最佳的溫度管理對電池的使用壽命至關(guān)重要。

“電動汽車中的電池冷卻通常是借助管道流過電池的冷卻劑來完成的，”啟發(fā)集團(tuán)熱模擬部經(jīng)理、兼ethec項(xiàng)目協(xié)調(diào)人Josef Mayr博士解釋道。”這種方法的缺點(diǎn)是只能進(jìn)行點(diǎn)狀或線狀接觸，實(shí)際上無法實(shí)現(xiàn)與電池的直接接觸。鑒于摩托車車架中間的空間有限，最終只有一個概念可以實(shí)現(xiàn)：將所有電池單元完全嵌入油浴中。

ethec團(tuán)隊以主要電網(wǎng)的變電站中的變壓器冷卻系統(tǒng)為模板。”Mayr說：”當(dāng)設(shè)備被打開時，火花四濺，但由于這些設(shè)備完全在硅油中游動，因此沒有氧氣，不可能出現(xiàn)短路。”

以3D打印砂型作為進(jìn)入批量生產(chǎn)的途徑

分成兩個模塊，ETH的學(xué)生總共組裝了1260個鋰離子電池，總輸出功率為15千瓦時。然后，計算機(jī)輔助流動模擬被用來創(chuàng)建電池外殼的最佳結(jié)構(gòu)，它不僅要絕對防漏，而且要確保各個電池和硅油流動之間的完美接觸。然而，像ethec電池外殼這樣大小的物體超出了現(xiàn)有直接金屬激光燒結(jié)（DMLS）設(shè)備的能力。為了 “向?qū)W生們展示從原型到批量生產(chǎn)的方法”，約瑟夫-邁爾說，他選擇了金屬鑄造。具體而言，一個3D打印的砂模被用作鑄造鋁銅合金的模板–簡而言之：打印鑄造。

ethec團(tuán)隊提供的電池外殼的數(shù)字CAD數(shù)據(jù)構(gòu)成了voxeljet使用粘合劑噴射3D打印技術(shù)生產(chǎn)鑄砂模具的基礎(chǔ)。在這個過程中，幾微米薄的石英砂層和噴射在上面的粘合劑交替分層，直到以最高的精度打印出后來組件的指定幾何形狀。ETHEC電池外殼最終在位于意大利布雷西亞的Kupral Spa公司的鋁鑄造廠被鑄造出來。

ethec原型的全面實(shí)際測試目前仍有待進(jìn)行。但是，由學(xué)生設(shè)計的節(jié)能電子摩托車的概念顯示了令人印象深刻的潛力。最高時速應(yīng)達(dá)到160公里/小時，并且由于回收和新穎的電池概念，ethec城市可以達(dá)到約400公里的范圍。這個概念是否也能說服潛在的買家，目前還沒有定論–為ethec city的工業(yè)化系列生產(chǎn)尋找合作伙伴的工作仍在進(jìn)行。