3D打印机制造商3D Systems与欧洲核研究组织(CERN)和荷兰国家亚原子物理研究所(Nikkef)合作，为大型强子对撞机(LHC)制作3D打印冷却组件。
具体来说，合作伙伴使用公司的DMP Flex 350 PBF系统打印了一套定制的钛冷却棒，用于去年的颗粒检测实验，否则这些零件将无法制造。作为对其贡献的证明，3D Systems甚至在2019年末被授予LHCb行业奖。
3D打印的钛金属冷却棒。通过3D Systems拍摄。
LHC中的零度以下环境
LHC是世界上最大的粒子加速器，CERN使用它来研究高能粒子碰撞。它的长度为27公里，可以在四个光束交叉点进行碰撞观察，每个交叉点都包含先进的大粒子探测器。
在LHC beauty(LHCb)实验的检测部分中，特别是，必须将一条长140m的薄光子检测条冷却至-40°C，以保持足够长的反应时间以进行研究。该条的宽度小于2mm，需要钛制冷却棒来执行100%的必要冷却作用。鉴于杆必须在非常有限的空间内均匀地散发大量热量，因此其设计的精度和效率至关重要。
确定最初提出的设计无法使用常规方法制造。为了最大程度地提高效率，棒材在冷却剂内部和外部表面之间所需的材料最少，因此0.25mm的壁厚至关重要。不幸的是，事实证明，这种规格对于长度263mm的棒材很难加工。
大型强子对撞机。图片来自CERN。
3D打印钛合金冷却棒
经过严格的反复试验阶段，CERN最终选择了3D Systems及其金属增材制造技术。欧洲核子研究中心(CERN)的LHCb实验项目负责人Antonio Pellegrino指出：“在几家可能的公司中，我们选择了3D Systems，因为在我看来，那里的工程师能够将我们的设计实际转化为可以生产的产品。 ”
CERN团队与3D Systems的应用工程师合作，将其条形设计修改为可3D打印，同时保留了其精确功能。最终实现了0.25mm的壁厚，以及由3D Systems的高强度LaserForm Ti Gr23粉末制成的密封几何形状。最终设计包括焊接在一起的镜面A和B组件，并且需要最少的手动组装。棒料也经过重新设计，具有平行的冷却通道，可确保在后处理过程中100%去除粉末。
根据一系列压力测试的结果，合作伙伴预计这些钢筋至少可以使用十年。由于几乎不需要组装，并且使用一种材料以优化形式创建了零部件，这一事实进一步加强了这一数字。
3D Systems因对LHCb实验的成功升级做出的贡献而荣获2019 LHCb工业奖。通过3D Systems拍摄。
像热力学一样细致入微的零件，零件几何形状的精确度与以往一样重要。今年早些时候，普渡大学的一组机械工程专业的学生设计了一个屡获殊荣的高效3D可打印散热器。先进的设计在“虚拟学生散热器设计挑战赛”中排名第一，并包含Formula-1和鲨鱼皮启发的内部通道。
在其他地方，美国企业集团GE的研发部门GE Research以前曾使用3D打印技术来制造用于发电设备的超高效，低排放热交换器。该设备被称为UPHEAT(由Additive Technology启用的超高性能热交换器)，是一项耗资250万美元的研究项目的一部分。
