Rdr²
Datgloi Potensial Ynni Thermoelectrig Trwy Weithgynhyrchu Manwl
Mae generaduron thermoelectrig (TEGs) yn ateb sy'n gynyddol addawol wrth geisio datblygu technolegau ynni cynaliadwy ac effeithlon. Gan ddefnyddio effaith Seebeck i drosi gwres yn uniongyrchol yn drydan, mae'r dyfeisiau cyflwr solid hyn yn cynnig gweithrediad tawel, cynnal a chadw lleiaf posibl, a'r potensial i adfer ynni o amrywiaeth eang o ffynonellau—o wres gwastraff diwydiannol i systemau oddi ar y grid a hyd yn oed systemau sy'n seiliedig ar ofod. Wrth i ddeunyddiau a dulliau barhau i esblygu, mae TEGs mewn sefyllfa dda i chwarae rhan drawsnewidiol yn y ffordd rydym yn harneisio ac yn rheoli ynni.
Mae un cwmni Ymchwil a Datblygu o Gymru, Rdr², yn gweithio ar flaen y gad yn y maes hwn gyda'u dyluniad generadur thermoelectrig cam cynnar yn dangos potensial cryf. Nododd Rdr² broblem, cyflwynodd natur llaw-wneud eu prototeipiau amrywioldeb anochel. Wrth chwilio am lwybr at weithgynhyrchu mwy cyson a graddadwy, fe wnaethant gyflogi CEMET i gynorthwyo gyda mireinio'r broses gynhyrchu gan ddefnyddio Dylunio â Chymorth Cyfrifiadur (CAD) a Gweithgynhyrchu â Chymorth Cyfrifiadur (CAM).
Er bod cwmpas llawn technoleg Rdr² yn parhau i fod yn sensitif yn fasnachol, roedd y cydweithrediad yn canolbwyntio ar adeiladu dull ailadroddadwy, manwl iawn i gefnogi arloesedd pellach a chymhwysiad yn y byd go iawn.
Cracio'r Cod Gwres
Roedd prototeipiau cychwynnol yn dibynnu'n fawr ar dechnegau â llaw, a oedd—er eu bod yn effeithiol ar gyfer prawf o gysyniad—yn destun anghysondebau perfformiad oherwydd gwall dynol a gwyriadau deunydd cynnil. Yr her oedd archwilio sut y gallai offer dylunio a gweithgynhyrchu modern ddod â chysondeb i'r broses heb beryglu egwyddorion craidd dylunio neu berfformiad y generadur.
Deilliodd cymhlethdod allweddol arall o sensitifrwydd amgylcheddol TEGs, yn enwedig o ran lleithder a thymheredd. Roedd profi cywir o dan amodau byd go iawn yn hanfodol ar gyfer dilysu'r gwelliannau, ond roedd amgylcheddau labordy traddodiadol yn ei chael hi'n anodd cynnig y cywirdeb sydd ei angen. Roedd angen i CEMET adeiladu dull profi a gweithgynhyrchu hyblyg a modiwlaidd a allai ystyried y ffactorau allanol hyn.
Peirianneg yr Ymyl
Dechreuodd y prosiect gydag atgynhyrchiad technegol o lif gwaith cynhyrchu presennol Rdr². Helpodd y cam hwn CEMET i fapio pob cam o'r cydosod, nodi meysydd amrywioldeb, a deall y bwriad y tu ôl i'r penderfyniadau dylunio gwreiddiol.
O'r fan honno, canolbwyntiodd y tîm ar wella cysondeb yn y pwyntiau o sensitifrwydd mwyaf. Cyflwynwyd methodoleg gymysgu rheoledig i sicrhau paratoi deunyddiau mewnol ailadroddadwy. Yna defnyddiwyd offer CAD i ailgynllunio cydrannau fel jigiau cydosod a'r fframwaith tai i ganiatáu goddefiannau tynnach a mwy o gywirdeb mecanyddol. Daethpwyd â'r dyluniadau hyn yn fyw gan ddefnyddio technegau torri laser ac argraffu 3D, gan sicrhau cywirdeb ac ailadroddadwyedd.
Archwiliodd y tîm hefyd welliannau dylunio, gan gynnwys cynyddu màs y platiau gwasgaru thermol ar gyfer llif gwres a chynhyrchu pŵer gwell, a fodelwyd a gynhyrchwyd gan ddefnyddio technegau CNC. Ochr yn ochr, addaswyd protocolau profi amgylcheddol i werthuso perfformiad generadur ar lefelau lleithder amrywiol, gan gynnig mewnwelediad ymarferol i sefydlogrwydd a dibynadwyedd y modiwlau newydd eu cynhyrchu.
Cafodd rowndiau ailadroddus o brofi eu hadeiladu i'r llif gwaith. Dilynwyd pob mireinio dyluniad gan gynhyrchu rheoledig a gwerthusiad cymharol, gan ganiatáu i'r tîm olrhain gwelliannau mewn foltedd cylched agored, allbwn cerrynt, a sefydlogrwydd cyffredinol.
Gwreichion Disgleiriach o'n Blaen
Dangosodd CEMET yn llwyddiannus y gellid atgynhyrchu dyluniad generadur thermoelectrig wedi'i grefftio â llaw Rdr² trwy broses fwy safonol a chynhyrchiadwy. Trwy gyfieithu'r llif gwaith gwreiddiol yn fodelau CAD a chydrannau sy'n gydnaws â CNC, roeddem yn gallu cyflawni canlyniadau perfformiad cymharol, gan gadarnhau nad oedd canlyniadau'r prototeip yn arteffact o anghysondeb nac amrywioldeb â llaw.
Rhoddodd y dilysu hwn hyder i Rdr² fod eu dull dylunio yn gadarn, ac y gellid ei atgynhyrchu'n ddibynadwy heb beryglu effeithiolrwydd. Mae cyflwyno ffeiliau CAD, rhannau wedi'u peiriannu â CNC, a jigiau wedi'u hargraffu 3D wedi creu sylfaen ar gyfer cynhyrchu ailadroddadwy, gan gynnig llwybr clir tuag at raddadwyedd a mireinio ymhellach. Er bod perfformiad yn parhau'n gyson ag iteriadau cynharach, roedd y gallu i ail-greu'r canlyniadau hynny trwy broses ddibynadwy yn llwyddiant allweddol i'r cydweithrediad.
Cyflwynodd y gwaith nid yn unig set o brototeipiau gwell ond hefyd becyn adroddiadau cyflawn, gan gynnwys ffeiliau CAD, cyfarwyddiadau gweithgynhyrchu, a chanlyniadau profi. Bydd hyn yn galluogi Rdr² i barhau i ddatblygu a mireinio eu datrysiad gyda mwy o hyder ac eglurder.
Er bod elfennau o'r prosiect yn parhau i fod yn gyfrinachol, mae'r canlyniad yn tynnu sylw at rôl bwerus gweithgynhyrchu digidol wrth helpu technolegau ynni sy'n dod i'r amlwg i symud o gysyniad i gynnyrch hyfyw. Trwy werthuso prosesau'n ofalus, dylunio iterus, a ffocws cryf ar ailadroddadwyedd, helpodd CEMET i osod y sylfaen ar gyfer dyfodol yr arloesedd ynni addawol hwn.
“Mae mewnbwn CEMET i gamau cynnar dylunio a datblygu wedi profi’n amhrisiadwy ar gyfer fy mhrosiect ymchwil. Dechreuodd CEMET drwy efelychu’r dull cychwynnol o gynhyrchu unedau unigol â llaw er mwyn nodi meysydd anghysondeb a datblygu mecanweithiau a phrosesau i leihau amrywiad rhwng unedau. Roedd CEMET hefyd yn gallu cynnal profion a gwerthusiadau perfformiad o dan amodau penodol a rheoledig, gan gadarnhau fy nghanfyddiadau cychwynnol a darparu canlyniadau o dan amodau na allwn eu hefelychu gennyf fy hun, ac felly mae wedi bod yn gydweithrediad arbennig o ddefnyddiol y byddwn yn edrych ymlaen ato pe bai’r cyfle’n codi.”