Madlavning selv når vinden blæser

Studerende og en ph.d.-kandidat ved ETH Zürich har udviklet en campingovn med flammen på indersiden, kraftigt reducere de negative virkninger af vind- og varmetab. Det nye design blev muliggjort af additiv fremstilling.

Sommertid er campingtid – en perfekt mulighed for at opgive vores hverdagsluksus for en stund og i stedet lave en simpel middag på et gas-campingovn. Hvis bare vindstødene ville forsvinde i stedet for konstant at blæse flammen ud på komfuret.

Nu har en ETH ph.d.-kandidat og studerende fra ETH Zürich Design and Technology Lab og fra Zürich University of the Arts (ZHdK) udviklet et nyt komfur, der kan klare sig selv i hård vind:en kedel formet som en Bundt kagedåse omslutter en gas brænder, beskytter den mod vinden.

Praktiske prøver på bjergtoppen

I mellemtiden andre designfunktioner gør elkedlen ekstremt energieffektiv:væggen på gasbrænderen er kruset, som en citrus juicer. "Dette øger kontaktområdet mellem flammen og kanden, " forklarer Julian Ferchow, projektlederen og en doktorand i ETH Professor Mirko Meboldts gruppe. "At, " ETH-studerende Patrick Beutler, der skrev sin bacheloropgave om projektet, tilføjer, "plus det faktum, at væggen er meget tynd, gør varmeoverførsel til indholdet af kanden ideel."

Det indre af brænderen er også spækket med ingeniørekspertise:Gasdyserne er det, der er kendt som Venturi-dyser. "Deres geometri forårsager et lokaliseret trykfald. Dette øger luftstrømmen, hvilket forbedrer flammens kvalitet og øger effektiviteten, " siger Ferchow.

Forskerne byggede en prototype af kedlen sammen med "inspire", organisationen i grænsefladen mellem ETH Zürich og den schweiziske mekaniske industri. De kalder deres kedel "PeakBoil". passende, de testede prototypen i foråret, mens de var på en skitur i Säntis, det højeste bjerg i Alpstein-massivet i det nordøstlige Schweiz. "Det blæste, og det var meget besvær at få en konventionel komfur til at virke. Men vi havde ingen problemer med at opvarme vand med vores prototype, "Siger Ferchow.

Lag for lag

PeakBoils specielle design ville ikke være muligt uden additiv fremstilling. Ferchow og hans kolleger byggede gaskedlen lag for lag af rustfrit stål ved hjælp af selektiv lasersmeltning. I denne teknik, et lag fint metalpulver spredes på en substratplade. En computerstyret laserstråle smelter derefter selektivt metallet i et præcist mønster. Når det smeltede metal størkner, det binder til underlagspladen. Derefter påføres det næste lag pulver og smeltes lokalt. På denne måde komplekse objekter er bygget op fra bunden i lag, der hver kun er en tredivtedel af en millimeter tyk.

"Denne teknik giver os en enorm mængde designfrihed, som du bare ikke får med konventionelle fremstillingsteknikker; med metalstøbning, for eksempel, vi kunne aldrig opnå kanaler, der er så tynde som dem inde i vores gasbrænder, " forklarer Ferchow.

Selektiv lasersmeltning blev oprindeligt udviklet som en hurtig måde at fremstille prototyper på. "I dag, denne hurtige prototyping-teknik er så moden, at den også kan bruges til storskala fremstilling, " siger Ferchow.

Vindere af en designpris

PeakBoil vandt for nylig en pris i 3-D Pioneers Challenge konkurrencen. En international jury af designeksperter og ingeniører hædrede kedlen i konkurrencens designkategori. Ifølge dets arrangører, denne konkurrence, som er sponsoreret af Økonomiministeriet, Videnskab og digitalt samfund i den tyske delstat Thüringen, er en af ​​de mest generøst begavede priser inden for 3-D-printinnovation.

"Juryen beundrede vores idé om en ressourcebesparende brænder med en særlig udsigt til, hvordan den udendørs applikation, vi indså, kunne tjene som et eksempel for industrielle anvendelser af additiv fremstilling, som rummer et stort potentiale, " Ferchow siger:"Vi kan bruge PeakBoil som en demonstrator til at vise virksomheder, hvad additiv fremstilling er i stand til, og hvad du skal være særlig opmærksom på i dit design." Med videreudvikling, PeakBoils design kunne bruges i gasfyrede tankløse vandvarmere eller endda gasturbiner.

Men først, Ferchow og hans kolleger ønsker at blive ved med deres gaskedel og forbedre den i Design- og teknologilaboratoriet, hvilket de vil bruge deres præmiepenge på. "Jeg synes, vi skal være i stand til at øge brænderens effektivitet yderligere ved at optimere strømmene af gas og luft. Vi håber også at finde industripartnere, som vil arbejde sammen med os om at videreudvikle produktet, " siger Ferchow.