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一场关于创建完美3D打印散热片的竞赛

发布人:3D打印商情

责任编辑:激光制造商情

来源:3D打印商情

2019-08-09 09:52

  来自美国和爱尔兰的学者最近聚集在内华达州拉斯维加斯举行的第18届电子系统热和热机械现象联合会会议上,以使用3D打印创新散热器设计。

  随着个人电子产品需求的不断增长,散热器设计变得更加重要。这是由于其能够调节电子设备的温度,防止在诸如计算机处理器之类的地方过热。

  在GE赞助的比赛中,来自亚利桑那州立大学(ASU),普渡大学,马里兰大学,宾夕法尼亚州立大学和都柏林三一学院的团队共有五位决赛选手展示其新颖的3D打印金属散热片,以有效冷却电子产品。

  “有些功能是传统方法无法实现的,”亚利桑那州立大学机械工程博士Faizan Ejaz说。“如果你想制造一个圆柱形蜂窝结构,你不能制造它而不需要其他昂贵的后处理步骤。随着增材制造的出现,现在我们可以获得制造非常复杂的几何形状。”

由ASU学生Faizan Ejaz,Munku Kang和Gokul Chandrasekaran设计的3D打印70mm x 70mm铝制散热片的特写镜头。

  3D打印散热片

  激光粉末床熔合(LPBF)等增材制造工艺生产出的金属部件具有更广泛的复杂几何形状,这是传统CNC无法实现的。包括3D打印金属散热片,发动机气缸和油泵外壳在内的零件可以通过LPBF以成本和材料的一小部分制造。

  使用GE Concept Laser M2 cusing系统,5个大学团队被选为21个团队的决赛选手,他们实现了每个设计理念,以获得最佳散热器。 ASU团队允许散热器上的更大表面积使得来自电气部件的热空气能够流动而不会影响其效率。据该团队称,这是传统制造业中普遍存在的设计限制。

  “在许多情况下,我们必须在制造约束和设备性能之间做出妥协,”亚利桑那州大学物质,运输和能源工程学院助理教授,设计团队负责人Beomjin Kwon解释道。

  “因此,在真实的实验中,我们没有真正优化的设备。但增材制造现在消除了传统技术强加的许多设计限制。与传统的传热设备相比,我们可以考虑进一步优化设计。”

  一个很酷的概念

  在其他地方,普渡大学团队使用拓扑优化来找到散热器设计的给定尺寸中的最佳材料分布。此外,考虑到热阻,其3D打印散热器的最终形状在一侧具有平缓倾斜的“L”形状,在另一侧具有突出的“d”形状。这导致气流回升并再循环,在散热器中花费更多时间。

  普渡大学冷却技术研究中心(CTRC)的博士生Serdar Ozguc表示,“今天的电子元件存在巨大的热学挑战。人们想要更小的电脑和手机,但与此同时,他们需要更多的电力。”

  “这些CPU产生的热量会影响性能,因此我们必须找到一种安全有效地散热的方法。”

  参与本次比赛的所有团队都受到相同尺寸和铝材料的限制。此外,所有3D打印的散热器都在俄勒冈州立大学的相同条件下进行了测试。