使用金属3D打印技术制造更高效的热交换器
热交换器设计用于有效地将热量从一种物质传递到另一种物质，并且通过使用3D打印技术越来越多地生产出来，因为该技术可以增加其设计定制并减少腐蚀。现在，GE Research是一支由1000多名科学、营销和工程人员组成的团队，致力于提供新的能力和创新，他们利用其金属3D打印专业知识，领导一支跨学科的专家团队，为发电系统设计更高效的紧凑型热交换器。
250万美元的换热器项目正在通过高级研究计划局（ARPA-E）的材料和制造工艺（HITEMMP）计划进行高强度热交换。3D打印将使新型高压、高温换热器在当前和下一代发电厂平台中，实现更低的排放，实现更清洁的发电。
新型3D打印超高性能热交换器（简称HOUPAT）能够在超过1,650°F的温度和高于3,625 psi的压力下运行。GE Research在3D打印、高温金属合金和热管理方面的研究专家正与橡树岭国家实验室（ORNL）和马里兰大学（UMD）合作，以开发UPHEAT，由于其提高的能源效率，这种支持可用于高级航空和电力应用。
根据GE Research首席热工程师兼ARPA-E奖的项目负责人Peter deBock的说法，热交换器在人体中充当肺部：
“肺是最终的热交换器，循环呼吸的空气，使身体保持在最佳状态，同时调节身体的温度。像燃气轮机这样的发电设备中的热交换器基本上执行相同的功能，但是温度和压力要高得多。随着增材制造的发展，GE和马里兰大学现在将探索更复杂的生物形状和设计，以实现热交换器性能的逐步改变，从而实现更高的效率和更低的排放。”
该项目的总体目标是开发3D打印热交换器，并在其全压力和全温度条件下成功展示它。
UPHEAT将使用独特的、抗裂镍耐热合金，能够承受高温，这是由GE Research专门为3D打印设计的。虽然GE专家与美国马里兰大学合作研究生物形状以使热交换器更加高效，但ORNL将利用其腐蚀科学技能来测试和验证这种新材料的长期性能。一旦3D打印的热交换器完成，除了降低排放和能源消耗外，它还能够使间接加热的动力循环的热效率提高4％，如超临界二氧化碳（sCO2）布雷顿发电。
“我们正在利用金属和热管理方面的深厚知识，并以前所未有的方式应用它，通过3D打印，我们现在可以实现以前无法实现的新设计架构。这将使我们能够创造一种“UPHEAT”设备，可以在比现在的热交换器高250°C（450°F）的温度下经济高效地运行。”deBock说。
3D打印热交换器
如果UPHEAT项目取得成功，将有更多机会在先进的航空航天应用中使用能够承受高温的热交换器。