蘇黎世聯(lián)邦理工學院一個學生的重點項目正在voxeljet的支持下實現(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景，在科幻電影中被認為是理所當然的事情，在現(xiàn)在卻因為電池技術(shù)的缺陷而嚴重受挫。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)邦理工學院的學生開發(fā)的電動摩托車概念。在 “重點項目 “的框架內(nèi)，ETH的學生有機會將他們的理論知識應用于實際技術(shù)中。項目發(fā)起人是inspire AG，它是該校的戰(zhàn)略合作伙伴，負責將研究成果轉(zhuǎn)化為實際應用的技術(shù)。在2017年開始的ethec項目中，其目的是通過回收制動能量和修改電池設計，大幅提高電動摩托車的效率。同時，由機械工程學生、未來的電氣工程師和未來的工業(yè)設計師組成的團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。由于最初的重點是原型，3D打印是關(guān)注的主要焦點。

有限的空間使電池冷卻系統(tǒng)變得復雜

瑞士學生通過在自行車前輪上安裝輪轂電機，實現(xiàn)了制動能量的回收，即恢復制動能量。

事實證明，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)集團熱模擬部經(jīng)理、兼ethec項目協(xié)調(diào)人Josef Mayr博士解釋道。”這種方法的缺點是只能進行點狀或線狀接觸，實際上無法實現(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現(xiàn)：將所有電池單元完全嵌入油浴中。

ethec團隊以主要電網(wǎng)的變電站中的變壓器冷卻系統(tǒng)為模板。”Mayr說：”當設備被打開時，火花四濺，但由于這些設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打印砂型作為進入批量生產(chǎn)的途徑

分成兩個模塊，ETH的學生總共組裝了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原型的全面實際測試目前仍有待進行。但是，由學生設計的節(jié)能電子摩托車的概念顯示了令人印象深刻的潛力。最高時速應達到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行。