Diseño de una tobera para dispensación de nanopasta en aplicaciones de manufactura aditiva para celdas solares - Cueva Villavicencio, Christian David (2025)
Los métodos de fabricación convencionales de paneles solares presentan limitaciones que repercuten en las dimensiones de sus dedos y barras colectoras, es decir, las líneas conductoras de las celdas, que capturan electrones y conducen la corriente. Debido a esto, se plantea a la manufactura aditiva como un método innovador que permite obtener un menor espesor en los dedos conductores y un flujo más estable en el proceso de fabricación. A partir de esto se requiere diseñar una tobera de dispensación de nanopasta de cobre para manufactura aditiva de dedos de celdas solares. Se establecieron tres alternativas de diseño, una tobera de sección cónica, una tobera de jeringa y una tobera de sección cónica con reducción progresiva. Simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacional fueron desarrolladas en ANSYS Fluent. Cada uno de los diseños propuestos fueron analizados a las mismas condiciones de operación, i.e., flujo, diámetros de las toberas, y velocidad de movimiento de la mesa. Los resultados obtenidos fueron comparados tomando en consideración criterios de eficiencia hidrodinámica, calidad de deposición y espesor de los dedos. La tobera de sección cónica presentó una caída de presión de 68,940.61 Pa para un flujo de 1.35x10-9 m3/s, un ancho de los dedos de 0.564 mm y una altura de los dedos de 0.299 mm; mientras que la tobera de jeringa una caída de presión de 986,214 Pa, y un ancho y altura de 0.551 mm y 0.299 mm, respectivamente; la tobera de sección cónica con reducción progresiva una caída de presión de 77,483.1 Pa, y un ancho y altura de 0.568 mm y 0.297 mm, respectivamente. La tobera de sección cónica presenta mejores resultados teniendo en cuenta la eficiencia hidrodinámica, calidad de deposición y espesor de los dedos, esto convierte este diseño como una alternativa viable para la fabricación de dedos de celdas solares.