探索散熱元件的3D打印

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電子器件發(fā)熱元件的冷卻對(duì)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(zhǎng)期的使用壽命，避免產(chǎn)生早期產(chǎn)品故障。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)這種冷卻的首選方法是通過(guò)自然對(duì)流的空氣流動(dòng)帶走電子器件的熱量。這種方法成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，無(wú)噪音。然而，自然對(duì)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(duì)冷卻要求比較高的時(shí)候，局限性就顯現(xiàn)出來(lái)了。要突破這一局限性，就需要對(duì)散熱元件的結(jié)構(gòu)加以改進(jìn)，熱對(duì)流通過(guò)散熱器或散熱片來(lái)實(shí)現(xiàn)，這些元件的特點(diǎn)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(duì)流傳導(dǎo)快速帶走熱量。

自然對(duì)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?chē)�的空氣中。設(shè)計(jì)有效的散熱片是一個(gè)仔細(xì)平衡相互矛盾的因素過(guò)程，其中包括需要增加空氣流量和表面面積，同時(shí)減少壓力損失和制造成本。

如果散熱元器件可以通過(guò)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(shí)降低生產(chǎn)成本，那么更多的電子產(chǎn)品就可以通過(guò)自然對(duì)流冷卻，而不是訴諸更昂貴和復(fù)雜的方法。

SLM技術(shù)通過(guò)將金屬一層一層鋪粉，選擇性融化粉末帶來(lái)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(lái)散熱元件更高的表面積密度效率，正如Conflux Technology在汽車(chē)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(xiàng)目組利用計(jì)算流體力學(xué)（Computational Fluid Dynamics) 軟件對(duì)散熱片建模模型進(jìn)行了模擬計(jì)算，分析了空氣流量特性及相關(guān)的傳熱特性。

通過(guò)SLM技術(shù)制造出最優(yōu)的五種元件設(shè)計(jì)。這五種設(shè)計(jì)性能表現(xiàn)優(yōu)異，都帶來(lái)了連貫一致的冷卻效果。電子設(shè)備性能越來(lái)越強(qiáng)大，熱負(fù)荷也越來(lái)越大，需要盡可能有效地散熱降溫。通過(guò)SLM選擇性激光融化3D打印技術(shù)來(lái)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(kāi)發(fā)的潛在應(yīng)用空間。

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