Prototipos APL buscan disipadores un 50 % más pequeños y ligeros

Dentro de un maletín Pelican reacondicionado, los disipadores térmicos SPEAR se encuentran junto a otros metálicos tradicionales. En el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (APL), en Laurel, Maryland, los ingenieros han construido y probado las primeras unidades de un diseño impreso en 3D que busca reducir el tamaño y el peso en más del 50 % sin perder capacidad térmica.

SPEAR deriva de Smart Phase-change Enhanced Re-entry. Su material principal es un PCM, o material de cambio de fase: absorbe y almacena calor al pasar de un estado físico a otro. Cuando el material pasa de sólido a líquido, puede absorber calor sin que su temperatura aumente tan rápidamente como la de un disipador metálico tradicional, del mismo modo que el hielo al derretirse mantiene fría una bebida.

Los disipadores térmicos tradicionales de cambio de fase están hechos de complejos conjuntos de piezas mecanizadas. Los avances en fabricación aditiva llevaron al equipo de APL a probar una vía diferente: un disipador de una sola pieza fabricado internamente. Los ingenieros partieron de un disipador de aluminio de referencia y después fabricaron dos diseños SPEAR para probarlos lado a lado. Uno tenía el mismo volumen que la versión de aluminio; el otro se diseñó para igualar su capacidad térmica y mostrar al mismo tiempo la posible reducción de tamaño y peso.

Las unidades SPEAR se rellenaron, sellaron y probaron sin fugas. Una unidad de prueba integrada aplicó calor a varios disipadores a la vez y registró en tiempo real los cambios de temperatura. APL afirma que la comparación demostró el rendimiento y los beneficios esperados para las limitaciones de SWaP —tamaño, peso y potencia—, mientras sus ingenieros se encargaron del diseño, la impresión 3D, el hardware, el software y el embalaje.

El enfoque está diseñado para sistemas en los que los componentes electrónicos generan mucho calor durante periodos breves, pero tienen pocas formas de liberarlo. Un disipador más pequeño y ligero con la misma capacidad térmica podría ayudar a integrar la gestión térmica en sistemas hipersónicos, espaciales, de radiofrecuencia, transmisores e interceptores. La afirmación sigue en fase de prototipo: APL informa de unas primeras pruebas internas, pero no describe ningún despliegue sobre el terreno ni producción.