„Bagolytoll”-ventilátor a Mahlétől

Dobozhal (Mercedes Vito), lefagyasztott vadkacsa (Dornier-228 repülőgép), termeszvár szellőzése (passzív hűtőrendszer), denevér ultrahang (parkolássegítő rendszerek), hogy csak párat említsünk a járműipar természettől puskázott adaptációi közül. Itt az újabb: a Mahle szuper-csendes „lopakodótechnológiás” hűtőventillátora, melyet a német innovátor a hannoveri IAA Transportation 2024 őszi rendezvényen világelsőként mutat be. A természet inspirálta bionikus megoldások sokszor hatékonyabbak, mint a hagyományos tervezési módszerek. A bagoly tollazatának adaptációja olyan innovációt eredményezett most, amely nem csak csökkenti a zajszintet, hanem javítja a teljesítményt és a megbízhatóságot is, mindezek pedig ideálissá teszik ezt a megoldást a modern elektromos járművekben való alkalmazásra.

 „A természettől tanulunk, sok területen inspirál minket! Már sikeresek voltunk a bionikus akkumulátoros hűtőlemezünkkel, ami mostanra is sokat segített a ventilátorunk optimalizálásában” – mondta dr. Uli Christian Blessing, a MAHLE hőgazdálkodási fejlesztési részlegének vezetője. „A mesterséges intelligencia segítségével elemeztük a denevérek, kardhalak és sok más természeti inspiráció sajátos jellemzőit, most a bagolyra, a néma vadászra fordultunk rá, mint rajongásunk új tárgyára.”

A Mahle új, bionikus ventilátora célja a zajszint jelentős csökkentése tüzelőanyagcellás és elektromos járművekben. A ventilátor különösen haszongépjárművek számára készült, ahol a zajcsökkentés kritikus fontosságú lehet városi környezetben, illetve éjszakai üzem során.

Első kérdés: miért pont bagoly?

A bagoly tollazatának adaptálása ideális megoldás a ventilátorlapátok kialakításához, mivel a baglyok híresek arról, hogy rendkívül csendesen repülnek, amit a szárnyaikon lévő különleges tollazatnak köszönhetnek. A tollak puha és fűrészfogakhoz hasonló széle csökkenti a levegő turbulenciáját és a zajt, amit a repülés közben keletkező légáramlás okozhat. Ez az adaptáció tökéletes egy ventilátorhoz, ahol a csendes működés alapvető követelmény, különösen elektromos járművekben, ahol a hagyományos motorzaj hiánya miatt a ventilátor zajai jobban hallhatóvá válnak. A bagoly szárnyainak szerkezete minimalizálja a légáramok által okozott turbulenciát, ami a zaj és az energiahatékonyság csökkenésének egyik fő feltétele lehet. A tollak aerodinamikai tulajdonságai nem csak a zajt csökkentik, hanem hozzájárulnak a légáramlás optimalizálásához is, ezáltal a ventilátor kisebb energiával tud nagyobb mennyiségű levegőt mozgatni, ami javítja az energiahatékonyságot. Ezt az elvet alkalmazva a ventilátorlapátok jobban teljesítenek kisebb energiabefektetéssel, ami különösen fontos az elektromos járművek esetében, ahol az energiatakarékosság kulcsfontosságú. A természetben a tollak könnyűek, de rendkívül erősek, ami lehetővé teszi a bagoly számára a hatékony repülést. A bagoly tollazatának mintájára készült ventilátorlapátok anyagfelhasználása minimalizálható, ami csökkenti a ventilátor teljes súlyát. A kisebb súly előnyei közé tartozik a csökkentett energiafogyasztás és az alkatrészek hosszabb élettartama a járműben.

A ventilátorlapátok kialakítása a bagoly tollazatának szerkezetén alapul, melyet mesterséges intelligencia segítségével optimalizáltak. A bagoly szárnyai inspirálták a csendes működést lehetővé tevő formát, amely minimalizálja a légáram turbulenciáját. Az anyaghasználat és a bionikus tervezési elv hozzájárul a szerkezet súlyának több mint 10%-os csökkentéséhez, miközben növeli a szerkezeti szilárdságot. A ventilátor fedelét és támasztékát szintén a bionikus elvek szerint fejlesztették ki a kagylók és tojáshéjak erős, de könnyű felépítésének, a fák gyökérzete és a madarak csontozata rendkívül jó terheléselosztási képességeinek adaptálásával.

A ventilátor működése a csökkentett turbulencián alapul: a csökkentett turbulencia azt jelenti, hogy a levegő vagy más közeg áramlása egy adott felületen vagy tárgy körül kevésbé lesz zavaros, örvénylő. A turbulencia olyan jelenség, amely során az áramlás kaotikussá válik és örvények, forgó mozgások alakulnak ki. Ez gyakran növeli a zajt, a légellenállást és rontja az energiahatékonyságot. Amikor egy ventilátornál vagy más aerodinamikai eszköznél a turbulenciát csökkentik, az azt jelenti, hogy az áramló levegő egyenletesebben és simábban halad át a lapátokon vagy felületeken. Ennek eredményeként kevesebb zaj keletkezik és a rendszer hatékonyabban tud működni, mivel kevesebb energia vész el a zavaros, örvénylő mozgásban. Ez különösen fontos olyan alkalmazásokban, mint az autóipar, ahol a csendes és hatékony működés alapvető követelmény.

A ventilátor teljesítménye 300 watt és 35 kW között változik, lehetővé téve, hogy különféle járműtípusokban – univerzálisan - használhassák, a kis elektromos autóktól kezdve a nagyobb, hőmérséklet-érzékeny tözelőanyagcellás teherautókig. Az adaptáció a ventilátor zajkibocsátását akár 4 dB(A)-el is képes csökkenteni, ami több mint 50%-os zajcsökkenést jelent.

A ventilátor elsősorban olyan környezetekben van kitéve nagy igénybevételnek, ahol magas a hőmérséklet és nagy a hűtési igény, mint például tüzelőanyagcellás járművekben. Azonban a bionikus kialakításnak köszönhetően a ventilátor elméletileg kevésbé hajlamos a hagyományos meghibásodásokra, mint például a lapátok repedése vagy a motor túlmelegedése, mivel hatékonyabban kezeli a hőterhelést: elsőként a simább légáramlás kevesebb hőt generál és a ventilátor kevesebb energiát veszít súrlódás formájában, másodsorban könnyebb és erősebb anyagok használatát teszi lehetővé, amelyek jobban ellenállnak a hő okozta stressznek, a könnyebb anyagok kevesebb hőt termelnek működés közben és gyorsabban adják le a keletkező hőt, ami csökkenti a motor túlmelegedésének kockázatát, harmadszor pedig a bionikus lapátkialakítás miatt a ventilátor hatékonyabban képes a levegőt mozgatni, ami gyorsabb és egyenletesebb hőelvezetést tesz lehetővé.

Mér most látjuk, a jövőbeni fejlesztések során a ventilátoroknak még nagyobb hűtési kapacitással és tovább csökkentett zajszinttel kell majd rendelkezniük, különösen az autonóm és elektromos járművek terjedésével. Emellett az anyaghasználat fenntarthatósága és az alkatrészek újrahasznosíthatósága is egyre fontosabbá válik a környezeti szempontok figyelembevételével.

A szeptemberi hannoveri IAA Transportation látogatói alaposan szemügyre vehetik majd a ventilátort. Ez egy olyan kiállítási együttes része, amely a MAHLE tüzelőanyagcellás teherautókkal kapcsolatos szisztematikus megközelítését prezentálja. A kiállításon bemutatkozik majd a Mahle új tüzelőanyagcellás hajtáslánca, mely a tüzelőanyagcellától indulva a perifériákat, hőszabályozó elemeket (ventilátor és akkumulátorhűtés) és egy nagy teherbírású e-tengelyt is magában foglalja. Az e-tengely egy technológiai bemutató is lesz, amelyben a MAHLE kompakt módon integrálta két SCT e-motorját, melyek összteljesítménye 520 kW. Mindezeken túl a kiállításon a MAHLE bemutatja új párolgásos hűtőrendszerét tüzelőanyagcellás járművekhez, mely akár 50 kW-tal nagyobb hűtőteljesítményt is generál ugyanabban a beépítési térben.

Tehát a Mahléhoz visszatérünk szeptemberben! Lesz mire!

Forrás: mahle.com