Koncentruota saulės energija (CSP) skiriasi nuo kitų atsinaujinančių energijos šaltinių tuo, kad naudojama šiluminės energijos kaupimas (TES) ir įprasti šilumos varikliai, skirti energijai perduoti pagal poreikį. Tačiau norint pasiekti konkurencingą išlygintą energijos kainą (LCOE), CSP sistemos sąnaudos turi būti sumažintos.
Naujausi kelių trijų periodinių minimalių paviršių (TPMS) ir periodinių mazgų paviršių, kaip šilumokaičių, tyrimai parodė, kad Schwarz-D TPMS paviršiai pasižymi puikiomis šilumos perdavimo savybėmis. IV-VI grupės pereinamųjų metalų karbidai, boridai ir kompozitai yra labiausiai paplitusios itin aukštos temperatūros keramikos (UHTC) medžiagos. Prieš pradedant gaminti priedus, TPMS įrenginius buvo sunku pagaminti.
Lyginant su ankstesniais keraminių TPMS konstrukcijų gamybos metodais, klijų srauto priedų gamyba vystosi kaip perspektyvus ir keičiamas keramikos formavimo būdas. Lipnus srovinis spausdinimas buvo naudojamas UHTC šilumokaičio plokštelėms gaminti kartu su reaktyviu infiltravimu, tačiau nebuvo naudojamas UHTC TPMS struktūroms, sukepintoms iki didelio santykinio tankio, gaminti. Nanomedžiagų sukepinimo pamokos rodo, kad mažas neapdorotas tankis liejimo metu ne visada yra problema ir kad svarbiau pasiekti gerą vienodumą.
Šiame tyrime autoriai įrodė UHTC-TPMS konstrukcijų klijų purškimo priedų gamybos galimybę sukepinant ir spausdinant tuščius kandidatus. Buvo sukurti komponentai, kurių teorinis santykinis tankis ne mažesnis kaip 92 procentai, kurie taip pat yra TPMS dalis.
Tikslinis tankis reiškia perėjimą nuo tarpinio į galutinį sukepinimo etapą, kuris yra būtinas sudėtingoms beveik neto formoms sukepinti iki visiško tankio ir slopinti dujų prasiskverbimą naudojant sukepinimo HIP techniką. Demonstracinės TPMS dalies tikslas buvo išsiaiškinti, ar spausdinimo ir sukepinimo parametrai, gauti iš bandomųjų bandinių, yra tinkami sudėtingai geometrijai, kuri bus naudojama šilumokaičio projektavimui.
Komanda atspausdino 9 cm 3 kubinius TPMS gabalus ir sukepino jų neiškraipydami ir nesulaužydami. Pateikiamos projektavimo topologijos, medžiagos ir gamybos pažanga, kad CSP šilumokaičiuose būtų pasiektas geriausias savo klasėje išlydytų chlorido druskų veikimas.
Tyrėjai diskutuoja apie rišiklio srauto priedų gamybos ir sukepinimo derinį, kad būtų sukurtos ZrB{0}}MoSi2- UHTC-TPMS ląstelės. Dėl gerų apdorojimo savybių ir kokybės ZrB2-MoSi2 buvo sąmoningai pasirinktas kaip netinkamas kandidatas, siekiant įrodyti UHTC-TPMS šilumokaičio tinkamumą, kol bus nustatyta geriausia UHTC medžiaga šiai programai.
Buvo parodyta, kad klijų purškimo priedų gamyba gali būti naudojama UHTC-TPMS konstrukcijoms spausdinti ir sukepinti. Siekiant veiksmingai apriboti iškraipymą, buvo nustatyta, kad reikia erdvės ribojimo strategijos. Jis galėjo naudoti įprastą miltelių žaliavą, kurios d50 buvo maždaug 2-3 m, tokio pat dydžio, koks naudojamas įprastiniam UHTC apdorojimui. Šios medžiagos sukepinamos iki teorinio 92-98 procentų santykinio tankio, kurio pakanka, kad šilumokaičio skysčiai nepraeitų per sienas, atskirtų du regionus ir būtų sudarytas terminis izostatinis slėgis, kai reikia didesnio tankio.