探索散熱元件的3D打印

來源：51shape

電子器件發(fā)熱元件的冷卻對電子器件的性能起到關(guān)鍵作用，電子元件在安全溫度下有助于維持長期的使用壽命，避免產(chǎn)生早期產(chǎn)品故障。當(dāng)前，實現(xiàn)這種冷卻的首選方法是通過自然對流的空氣流動帶走電子器件的熱量。這種方法成本低，維護(hù)簡單，無噪音。然而，自然對流的方法亦有其局限性，其限制因素是它的冷卻極限，當(dāng)對冷卻要求比較高的時候，局限性就顯現(xiàn)出來了。要突破這一局限性，就需要對散熱元件的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，熱對流通過散熱器或散熱片來實現(xiàn)，這些元件的特點是表面積大，且由高導(dǎo)熱材料如鋁或銅制成。當(dāng)電子元器件變熱，對流傳導(dǎo)快速帶走熱量。

自然對流的成功在很大程度上取決于散熱片的散熱能力，并將其移到周圍的空氣中。設(shè)計有效的散熱片是一個仔細(xì)平衡相互矛盾的因素過程，其中包括需要增加空氣流量和表面面積，同時減少壓力損失和制造成本。

如果散熱元器件可以通過優(yōu)化高導(dǎo)熱材料的幾何形狀，增加空氣流量和表面面積，同時降低生產(chǎn)成本，那么更多的電子產(chǎn)品就可以通過自然對流冷卻，而不是訴諸更昂貴和復(fù)雜的方法。

SLM技術(shù)通過將金屬一層一層鋪粉，選擇性融化粉末帶來制造產(chǎn)品幾何形狀的高度自由度，而幾何高度自由度帶來散熱元件更高的表面積密度效率，正如Conflux Technology在汽車熱交換器領(lǐng)域的探索一樣，SLM選擇性激光融化技術(shù)在電子器件的冷卻元件制造方面亦值得探索。

Plunkett Associates項目組利用計算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics) 軟件對散熱片建模模型進(jìn)行了模擬計算，分析了空氣流量特性及相關(guān)的傳熱特性。

通過SLM技術(shù)制造出最優(yōu)的五種元件設(shè)計。這五種設(shè)計性能表現(xiàn)優(yōu)異，都帶來了連貫一致的冷卻效果。電子設(shè)備性能越來越強(qiáng)大，熱負(fù)荷也越來越大，需要盡可能有效地散熱降溫。通過SLM選擇性激光融化3D打印技術(shù)來構(gòu)建復(fù)雜的幾何形狀在電子器件發(fā)熱元件的冷卻方面存在許多待開發(fā)的潛在應(yīng)用空間。

來源：51shape