3D 打印铝合金散热器的应用

点击量:774 发布时间:2017-04-25 作者:状迈(上海)增材制造技术有限公司
3D打印(3DP)即快速成型技术的一种,它是一种以数字模型文件为基础,运用粉末状金属或塑料等可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。                             
 
试问最近几年最热门的技术种类,3D打印绝对是当红炸子鸡之一,经过N年的预热发展,3D打印技术从高冷的实验室走出来,应用到各行各业,到处发挥着重要的作用。
 
 
3D打印的来势汹汹,似乎有席卷任何行业的潜质,果不其然,在大洋彼岸的美帝,最近就传来了消息,他们将3D打印带入了散热这个相对比较不太热门的领域。
 
美国橡树岭国家实验室(ORNL)和田纳西大学(University of Tennessee)的研究人员发现,使用采用简单的退火工艺或者通过使用一种设计算法,制造商们就能够打造出性能与传统制造工艺一样的3D打印散热片。
 
对比测试工装示意
 
来自田纳西大学和ORNL的Tong Wu领导的科学家团队对3D打印和非3D打印的铝散热片进行了比较研究。并在3D PEIM 国际研讨会上。发表了一篇论文,名字《增材制造铝金属的热相应(ThermalResponse of Additive Manufactured Aluminum)》,有兴趣的同学不妨找来看看看看。
3D打印金属粉末的材料构成: (A1_AM) ,含10%的硅和0.5%的镁。传统的铝合金:(A1_6061):含<1%的硅和1.5%的镁。
 
 A1_6061 (a)       A1_AM (b)的微结构对比
即使如此,两者还是有不同的,在性对低温的时候,传统铝合金的导热率比3D打印合金的导热率要高。如下图:
 
 
 
针对3D打印铝合金在散热器上的应用,他们也做了更深入的研究,并发表在IEEE上。
 
 
他们利用基于遗传算法逼近设计的原理,输入原始参数(最大空间限制,流阻损失,热量,流体属性等)设计了一套性能最优的水冷散热器(可能利用传统加工方式无法加工,只能采用3D打印):=
 
 
 
 
50KW 的电源模块散热模拟
 
通过实测,经过最优设计的散热器比未优化的散热器,性能有了15%的提升。而这个过程无需复杂的数值分析,只需要基于遗传算法,一次优化成功。
 
   CAPITAL观点:
   13D打印散热器,在产品研发期间,我们研发人员往往面临着,打样时间长,成本不低的实际情况,这样可以方便验证散热性能,极大的提高研发速度,常规的散热器打样,如果能像目前成熟的树脂3D打印那样,建模完成后立即可以打印出来,待性能验证通过后再予以开模量产,或者是能打印出之前无法生产制造的散热器,这对这个散热器行业,或许也能产生很大的改变,究竟何时能进入实际生产,且让我们拭目以待。
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