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World File Search System可制造性
增材制造在地热技术中的应用研究
摘要 地热储层描述、现场施工和储层作业是技术密集型活动，对地热资源发电成本有重大影响。许多地热技术，如井下工具和钻井设备，在材料、设计和制造方面都有不同寻常的考虑，这是由恶劣的地热环境和在钻孔中部署所需的极端纵横比决定的。地热应用面临的另一个挑战是支持该行业所需的工具产量低。尽管美国每年钻探和完成数以万计的石油和天然气井，但通常只有数十口地热井被钻探和完成。如果通常用于石油和天然气应用的工具不能直接用于地热，那么使该工具适用于地热的成本往往高得令人望而却步。因此，与石油和天然气相比，地热行业可用的技术库存要少得多，因此现场实践的效率和复杂程度也会受到影响。近年来，许多先进的制造方法（例如增材制造）因其能够快速制作复杂零件的原型而获得了越来越多的研发和商业关注。增材制造尤其为地热行业提供了增加可用技术的机会，既可以降低与复杂组件相关的制造成本，也可以经济地生产通常需要专用工具的小批量零件。增材制造的其他潜在优势包括增加设计自由度以制造无法以传统方式制造的高性能零件，能够将组件集成到组件中而无需连接操作，并且能够在铸造模具等需要大量前期工具成本的情况下经济地制造设计变体。我们最近完成了一项研究，该研究调查了技术需求、代表性用例、可制造性以及用于比较地热应用的传统和增材制造方法的技术经济框架。本文将概述这项最新努力，描述评估的不同要素，并总结与使用增材制造进行地热技术应用的可行性以及潜在利益和影响相关的关键要点。
玻璃中介层基板：制造、特性和建模
摘要 人们对将玻璃用作 2.5D/3D 应用的基板的兴趣日益浓厚。玻璃具有许多材料特性，非常适合用作中介层基板。基于玻璃的解决方案通过利用规模经济以及按设计厚度形成基板，为降低成本提供了巨大机会。人们正在开展大量工作来验证玻璃作为中介层基板的价值。一个重要领域是玻璃相对于硅的电气性能。由于玻璃是绝缘体，用玻璃制成的中介层应具有比用硅制成的中介层更好的电气性能。电气特性和电气模型证实了这一优势及其对功能性能的积极影响。由于能够定制玻璃的热性能（例如热膨胀系数 (CTE)），预计在可靠性方面将有进一步的优势。将展示建模结果，以展示如何正确选择 CTE 可以显著降低堆栈翘曲。此外，在玻璃中介层制造的演示方面也取得了重大进展。如今，人们正在制造带有通孔和盲孔的全图案化晶圆和面板。同样重要的是，能够展示利用现有下游工艺对这些基板进行金属化的能力。本文将介绍应用现有下游工艺使用直通和盲孔技术制造功能性玻璃中介层的能力。 关键词 玻璃、中介层、热建模、热膨胀 I. 简介 在过去的几年中，半导体行业在使用玻璃作为中介层基板方面取得了巨大的发展。玻璃具有许多使其成为中介层基板的理想基板的特性，例如：超高电阻率、低介电常数、超低电损耗和可调节的热膨胀系数 (CTE)，可管理 3D-IC 堆栈。无论技术性能如何，任何基于玻璃的解决方案还必须在基板材料、通孔形成和后续处理方面提供成本优势。中介层技术对于 2.5D/3D 集成起着重要作用。目前有大量活动来开发基于硅通孔 (TSV) 技术的中介层制造基础设施。虽然 TSV 的可制造性不断提高，但在成本和电气性能方面仍存在一些困难的挑战，这促使人们考虑替代方案
用于多尺度设计和制造的优化定制旋节线结构材料
需要支持多种机械和生物功能（如实现液体运输、促进再生和修复、抵抗不确定和随时间变化的机械需求）。[1–3] Wolf-Roux（机械稳态）定律表明，骨骼会随着机械需求的变化而沉积或吸收，[1,4,5] 指出优化在多尺度材料和结构的自然设计中发挥着作用。因此，结构优化是追求性能优化的仿生工程系统的一种很有吸引力的策略；然而，自然界中观察到的一系列功能极难完全融入基于优化的工程设计过程中。在这里，我们赋予结构优化方法和旋节线结构材料，这些材料模仿自然界中观察到的几种微观结构特征，这样我们就可以直接以设计中的刚度和轻量化为目标，并间接促进由微观尺度上的旋节线孔隙度和随机性促进的其他机械和生物功能。图1显示了在几种生物系统中观察到的微结构，这些微结构具有不同的孔径、孔形、密度和方向偏好，这些特征可以通过旋节线结构材料轻松模仿。旋节线结构材料是通过将旋节线相分解中的一个相解释为微结构材料而获得的。它们的非结构化、随机微结构特征已被证明可实现理想的工程性能（例如高机械弹性[9]、高能量吸收[10]和对缺陷不敏感[11]），这些性能通常超过结构化结构材料（例如桁架和板晶格）。此外，以高斯随机场（GRF）形式对旋节线相分解进行函数近似[12,13]可以广泛可调微尺度各向异性和孔隙率，从而实现显著的微结构设计自由。 [6] 底层函数表示也使得在任意方向和孔隙度的不同旋节线类（例如，图 1 中所示的各向同性、立方、层状和柱状结构）之间转换变得轻而易举。因此，旋节线结构材料为工程部件提供了一种途径，这些部件具有嵌入的、空间变化的微尺度特征，与结构化结构材料相比，这些特征提高了工程性能并增强了可制造性。旋节线结构材料的制造多功能性还使人们能够回归经典的多尺度
2023 年 4 月 27 日 Cambium 与...完成合同
中型无人机平台 加利福尼亚州埃尔塞贡多 + 莫哈韦——国防和航空航天创新者 Cambium 成功完成与位于加利福尼亚州中国湖的美国海军空战中心武器部 (NAWCWD) 的合同，以推进和现场测试下一代生物制造热防护系统 (TPS)，以提高无人机的任务性能和生存能力。该项目由海军研究办公室 (ONR) 资助，涉及生产先进的生物材料并在旨在模拟对抗措施对无人机影响的飞行中火灾测试中展示其有效性。美国国防和商业客户使用的经济高效的 Group 2 无人机的机翼蒙皮被替换为由生物合成复合材料制成的原型机翼蒙皮，直至结构支撑。使用燃烧材料的遥控点火，机翼蒙皮经受了快速加热和火灾事件。在超过二十次飞行过程中，火焰撞击机翼蒙皮的长度不会导致火焰垂直或横向蔓延、机翼蒙皮结构完整性破坏或任何其他性能下降。Cambium 的新型 TPS 经过精心设计和制造，可以更好地保护硬件免受热量、火灾、对抗措施的快速加热影响以及飞行过程中经历的严重气动加热和压力负荷。现有的 TPS 制造速度慢，供应严重受限。Cambium 正在开发具有类似高热稳定性和机械强度特性的替代 TPS，同时具有更简单的制造工艺和稳定的国内供应链。Cambium 与 NAWCWD 签订了积极的合作研究和开发协议 (CRADA)，重点是开发下一代 TPS，该 TPS 可以通过行业认证并集成到广泛的高价值国防和航空航天性能系统中。“生物合成复合材料技术可以帮助确保美国始终处于技术创新和发展的前沿，”NAWCWD 研究部主任 Mark Wonnacott 说。 “这些材料具有出色的热稳定性和耐火性，因此可用于国防部的各种应用。与政府最近对生物制造的投资同时，这些类型的演示将使生物技术能够快速转型以支持作战人员。” Cambium 联合创始人兼首席执行官 Simon Waddington 表示：“Cambium 的使命是通过从分子层面重新设计产品以大幅提高可制造性，使高性能硬件更好、更快、更便宜。”“该项目完美地展示了我们的技术平台在解决棘手材料挑战中的应用，我们期待与 NAWCWD 在一系列先进材料和应用挑战上继续合作。”
ME-EC 579 教学大纲 2022 年秋季
波士顿大学工程学院课程编号：me-ec579（在 ME 和 EC 部门交叉列出），通常每年秋季授课。课程名称：纳米/微电子器件技术讲师：Dan Cole 电子邮件：dccole@bu.edu 电话：(617) 353-0432 办公室：机械工程系，133 室，圣玛丽街 15 号（办公室路线：从圣玛丽街 15 号进去，右转，沿着狭长的走廊走，左边是玻璃墙，穿过双扇门，我的办公室就在左边，133 室。我的办公室离 ECL 计算机实验室很近。）2022 年秋季学期的课程将于周二和周四下午 1:30-3:15 在圣玛丽街 15 号 EMB 105 室举行。 （从圣玛丽街 15 号进去，向右转；我们的教室 105 室是左边第一个。）课程于 2022 年 9 月 6 日星期二开始。我的办公时间为周一和周三下午 1 点至下午 2 点，通过 Zoom，当然节假日除外。如果您不能在这些时间上课，请随时通过电子邮件与我联系以安排其他时间。请使用以下 Zoom 联系方式：会议 ID 8205304635 https://bostonu.zoom.us/j/8205304635 请注意：由于微纳米电子技术已在很多领域得到应用，波士顿大学工程学院三个系以及材料科学系的学生通常都会选修这门课程。例如，考虑生物工程：如果没有微电子技术，该领域的许多先进成像、手术方法、仪器和分析都不可能实现。先决条件：您需要通常的本科数学和本科物理学。您不需要了解半导体物理学。这些材料将作为课程的一部分进行讲授。您将了解工程和科学方面以及商业方面的内容。本课程极大地说明了创新的用途，因为微电子和现在的纳米电子领域通过不断采用新的创新方法来克服障碍而继续繁荣发展。学生应为工程专业的研究生或高年级学生，或经教师同意。课程描述/目录数据：将强调制造和生产更传统的纳米/微电子设备的物理过程和制造策略。将介绍硅中重要的加工和设备方面，包括掺杂分布的制造、蚀刻、光刻、互连构造和封装。将介绍新设备、MEMS、光子学和不寻常的纳米级结构的未来方向和联系。如果这些新结构要取代 FET 和 BJT 等更传统的设备的多功能性，则将重点放在设计这些新结构以实现可制造性。将介绍设备和电路设计人员使用的方法和工具的整体集成。
ME-EC 579 教学大纲 2018 年秋季
波士顿大学工程学院 课程编号：me-ec579（在 ME 和 EC 部门交叉列出），通常在每年秋季和某些夏季授课 课程名称：纳米/微电子器件技术 讲师：Dan Cole 电子邮件：dccole@bu.edu 电话：(617) 353-0432 办公室：机械工程系，圣玛丽街 15 号 133 室（办公室路线：从圣玛丽街 15 号进去，右转，沿着狭长的走廊走，左边是玻璃墙，穿过双扇门，我的办公室就在左边，133 室。我的办公室离 ECL 计算机实验室很近。）2018 年秋季学期的课程将于周二和周四下午 1:30-3:15 在圣玛丽街 15 号 EMB 105 室举行。 （从圣玛丽街 15 号进去，向右拐；我们的教室，105 室，在左边第一个。）课程于 2018 年 9 月 4 日星期二开始。我的办公时间为周一上午 9 点至 10:30，周五下午 1 点至 2 点，当然节假日除外。请参阅上文了解前往我办公室的路线。如果您不能按时上课，请随时通过电子邮件与我联系以安排其他时间，或者直接过来看看我是否有空。请注意：由于微电子和纳米电子技术已在很多领域得到应用，波士顿大学工程学院所有三个系以及材料科学系的学生通常都会选修这门课程。例如，考虑生物工程：如果没有微电子技术，该领域的许多先进成像、手术方法、仪器和分析都不可能实现。先决条件：您需要常规的本科数学和本科物理学。您不需要了解半导体物理学。这些材料将作为课程的一部分教授。您将了解工程和科学方面以及商业方面的内容。本课程极大地说明了创新的用途，因为微电子和纳米电子领域通过不断采用新的创新方法克服障碍而不断繁荣。学生应为工程专业的研究生或高年级学生，或经教师同意。课程描述/目录数据：将强调制造和生产更传统的纳米/微电子设备的物理过程和制造策略。将介绍硅中重要的加工和设备方面，包括掺杂分布的制造、蚀刻、光刻、互连构造和封装。将介绍新设备、MEMS、光子学和不寻常的纳米级结构的未来方向和联系。如果要取代 FET 和 BJT 等更传统的设备的多功能性，将重点放在设计这些新结构以实现可制造性。将介绍设备和电路设计人员使用的方法和工具的整体集成。
特斯拉电池组设计 pdf
特斯拉的电池技术享有盛誉，2013 年特斯拉 Model S 被 Motor Trend 评为“年度最佳汽车”。这一成就可以归因于其更长的续航里程、更快的加速和令人眼花缭乱的速度，所有这些都是由其电力电子设备和电池系统实现的。在本文中，我们将深入探讨特斯拉汽车中使用的电池系统的细节。具体来说，我们将重点介绍电池组，并涉及其他重要主题，例如机械或热规格、电气特性和特征、电池模块效率和保护功能。电动汽车 (EV) 电池系统是其主要的能量存储系统，主要由电池组成。设计电动汽车的电池系统需要多个领域的知识，包括电气工程、机械工程、热工程、材料科学等。特斯拉电池组的一个关键特性是其高效率、可靠性和安全性，使其成为高度模块化的设计。每个模块可以串联以产生所需的电压输出。特斯拉 Model S 电池组的电压约为 400 伏。特斯拉电池组的一个显著例子是 Model S P85 中的电池组，其容量为 90 kWh，重量超过 530 公斤。该电池组包含 16 个模块，由 7104 个独立电池组成。中央母线在将每个电池模块连接到接触器方面起着至关重要的作用，接触器为前后电动机供电。由于每个模块约为 5.5 kWh，而 Model S P85 的电池组中有 16 个这样的模块，因此它实际上相当于一个 84kWh 模块。特斯拉在其电池组中使用锂离子电池。每个电池都有不同的尺寸、形状和内部化学性质。所用电池的具体类型取决于所制造的型号；例如，特斯拉的 Model S 和 X 变体使用松下制造的 18650 锂离子电池。这些电池的尺寸是一个关键信息，因为它表明了它们的大小和形状。每个 18650 电芯直径为 18 毫米，高为 65 毫米，其命名法可以洞悉其尺寸和内部结构。电芯以串联和并联连接的方式排列，从而形成一个模块。电池组的设计和所用电芯类型会显著影响汽车的整体性能。特斯拉 Model S 电池组：技术特性详细分析特斯拉的电池组（用于 Model S）由松下与特斯拉合作开发，专为电动汽车 (EV) 应用而设计。该电芯的主要特性如下：| 参数 | 规格 | | --- | --- | | 容量 | 3.4 Ah | | 电芯能量 | 12.4Wh | | 标称电压 | 3.66 V | | 体积能量密度 | 755 Wh/L | | 重量能量密度 | 254Wh/Kg | | 内阻 | 30m Ohm | | 电芯质量 | 49g | | 电芯体积 | 0。0165L | 特斯拉 Model S 电池组由多个称为模块的较小电池组成，每个模块采用 6S 74P 配置。这意味着六个电池串联连接，每个系列都有 74 个电池并联连接。每个模块的额定连续电流为 500A，峰值电流为 750Amps。电池组采用液体冷却来维持其温度并防止过热，过热可能导致热失控和火灾危险。冷却系统使用热交换器管道，该管道将冷却液输送到模块内部。 ### 引线键合技术的优势 特斯拉 Model S 电池组中使用的引线键合技术有几个优点： * 连接过程中不会向电池引入热量。 * 导线充当安全保险丝，在电池发生故障时提高整个系统的安全性。 * 它提高了可制造性。 ### 引线键合技术的缺点 但是，这种技术也有一些缺点： * 由于增加了导线，它增加了电阻。 * 它会在系统中产生热量，从而降低运行效率。 * 电池模块的规格如下：| 参数 | 规格 | | --- | --- | | 标称电压（电池模块） | 22.8V/模块 | | 充电截止电压（电池模块） | 25.2V/模块 | | 放电截止电压（电池模块） | 19.8/模块 | | 最大放电电流（10 秒） | 750 安培 | | 高度 | 3.1 英寸 | | 宽度 | 11.9 英寸 | | 长度 | 26.2 英寸 | | 重量 | 55 磅 | 热管理系统是一项关键的安全功能，它通过去除电池组内部的热量来确保电池组的温度保持在一定阈值内。### 图片参考本文中的一些图片取自 EV Tech Explained，这是一个提供深入解释电动汽车技术的频道。特斯拉电池组的关键在于将各个电池彼此隔离。在弯道处，Kapton 胶带可确保最佳绝缘效果。水乙二醇溶液用作冷却剂，当冷却剂流过电池组时，温度会升高。下图显示了高强度测试后电池模块内不同点的温度波动。蓝线表示冷却剂入口，红线表示出口。图中还显示了最大和最小电池温度。测试最初设置为 20°C，涉及 250 安培充电和放电循环。如图所示，模块之间存在低温偏差。保持相似的温度至关重要，因为它会影响内部电阻和整体电池组特性。冷却剂管的波浪形设计增加了表面积和封装效率。电池组本身作为结构构件，位于汽车底部。它为车辆提供刚性和强度，降低重心并改善平衡性和稳定性。每个凹槽可容纳一个电池模块，纵向构件可加强底盘的抗冲击和侧弯能力。内部构件为模块放置创建网格，同时提高基础强度和物理刚度。如果发生火灾，它们会将模块彼此隔离。下图显示了所有 16 个模块的放置位置。高压母线连接在上方，红点表示正极连接，黑色表示负极连接。母线由厚铜镀锡板制成。电池管理系统 (BMS) 对于安全、监控过充、过放、充电状态、放电状态、温度等至关重要。下图显示了基于德州仪器 bq76PL536A-Q1 3 至 6 串联锂离子电池监控器和二次保护的特斯拉 Model-S BMS。BMS 集成到每个模块中，监控电池寿命、温度和其他因素。特斯拉 Model S 的电池监控系统 (BMS) 通过充电放电循环监控电池，并使用 SPI 与其他串联 BMS 模块进行数据通信。每个模块的 BMS 都充当从属设备，通过隔离屏障与主 BMS 通信，主 BMS 控制主接触器并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可以找到，因此很难验证它。通过隔离屏障与控制主接触器的主 BMS 进行通信，并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器进行通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可用，因此很难验证它。通过隔离屏障与控制主接触器的主 BMS 进行通信，并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器进行通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可用，因此很难验证它。