Studenti e dottorandi dell'ETH di Zurigo hanno sviluppato un fornello da campeggio con la fiamma all'interno, riducendo notevolmente gli effetti negativi del vento e della perdita di calore. Il nuovo design è stato reso possibile dalla produzione additiva.

L'estate è tempo di campeggio:un'occasione perfetta per rinunciare per un po' ai nostri lussi quotidiani e cucinare invece una semplice cena su un fornello da campeggio a gas. Se solo le raffiche di vento se ne andassero invece di spegnere costantemente la fiamma sul fornello.

Ora un dottorando dell'ETH e gli studenti dell'ETH Zurich Design and Technology Lab e dell'Università delle Arti di Zurigo (ZHdK) hanno sviluppato una nuova stufa che può far fronte anche a forti venti:un bollitore a forma di ciambella racchiude un gas bruciatore, proteggendolo dal vento.

Prove pratiche in vetta

Nel frattempo, altre caratteristiche di design rendono il bollitore estremamente efficiente dal punto di vista energetico:la parete del bruciatore a gas è increspata, come uno spremiagrumi. "Questo aumenta l'area di contatto tra la fiamma e la brocca, " spiega Julian Ferchow, il leader del progetto e uno studente di dottorato nel gruppo del professor Mirko Meboldt dell'ETH. "Quella, " Lo studente dell'ETH Patrick Beutler, che ha scritto la sua tesi di laurea sul progetto, aggiunge, "più il fatto che il muro è molto sottile, rende ideale il trasferimento di calore al contenuto della brocca."

Anche l'interno del bruciatore è ricco di competenze ingegneristiche:gli ugelli del gas sono i cosiddetti ugelli Venturi. "La loro geometria provoca un calo di pressione localizzato. Questo aumenta il flusso d'aria, che migliora la qualità della fiamma e ne aumenta l'efficienza, "dice Ferchow.

I ricercatori hanno costruito un prototipo del bollitore insieme a "inspire", l'organizzazione presso l'interfaccia del Politecnico federale di Zurigo e dell'industria meccanica svizzera. Chiamano il loro bollitore "PeakBoil". Appropriatamente, hanno testato il prototipo questa primavera durante uno skitour di Säntis, la montagna più alta del massiccio dell'Alpstein nella Svizzera nordorientale. "C'era vento ed era un sacco di problemi per far funzionare una stufa convenzionale. Ma non abbiamo avuto difficoltà a riscaldare l'acqua con il nostro prototipo, "dice Ferchow.

Strato per strato

Il design speciale di PeakBoil non sarebbe possibile senza la produzione additiva. Ferchow e i suoi colleghi hanno costruito il bollitore a gas strato per strato in acciaio inossidabile utilizzando la fusione laser selettiva. In questa tecnica, uno strato di polvere metallica fine viene steso su una piastra di supporto. Un raggio laser controllato da un computer fonde quindi selettivamente il metallo secondo uno schema preciso. Quando il metallo fuso si solidifica, si lega alla piastra di supporto. Quindi viene applicato lo strato successivo di polvere e fuso localmente. In questo modo, oggetti complessi sono costruiti dalla base in strati ciascuno di appena un trentesimo di millimetro di spessore.

"Questa tecnica ci offre un'enorme libertà di progettazione, che semplicemente non ottieni con le tecniche di produzione convenzionali; con fusione di metallo, ad esempio, non potremmo mai realizzare canali sottili come quelli all'interno del nostro bruciatore a gas, "Spiega Ferchow.

La fusione laser selettiva è stata originariamente sviluppata come un modo rapido per produrre prototipi. "Oggi, questa tecnica di prototipazione rapida è così matura da poter essere utilizzata anche per la produzione su larga scala, "dice Ferchow.

Vincitori di un premio di design

PeakBoil ha recentemente vinto un premio nel concorso 3-D Pioneers Challenge. Una giuria internazionale di esperti di design e ingegneri ha premiato il bollitore nella categoria Design del concorso. Secondo i suoi organizzatori, questa competizione, patrocinato dal Ministero dell'Economia, Società scientifica e digitale dello stato tedesco della Turingia, è uno dei premi più generosi nel campo dell'innovazione della stampa 3D.

"La giuria ha ammirato la nostra idea di un bruciatore a risparmio di risorse con una particolare visione di come l'applicazione per esterni che abbiamo realizzato potrebbe servire da esempio per le applicazioni industriali di produzione additiva, che ha un grande potenziale, " Ferchow afferma:"Possiamo utilizzare PeakBoil come dimostratore per mostrare alle aziende di cosa è capace la produzione additiva e a cosa è necessario prestare particolare attenzione nella progettazione". Il design di PeakBoil potrebbe essere utilizzato negli scaldacqua senza serbatoio alimentati a gas o persino nelle turbine a gas.

Ma prima, Ferchow e i suoi colleghi vogliono restare fedeli al loro bollitore a gas e migliorarlo nel laboratorio di design e tecnologia, che è ciò su cui spenderanno il loro premio in denaro. "Penso che dovremmo essere in grado di aumentare ulteriormente l'efficienza del bruciatore ottimizzando i flussi di gas e aria. Speriamo anche di trovare partner del settore che lavoreranno con noi per sviluppare ulteriormente il prodotto, "dice Ferchow.