橡樹嶺國家實驗室3D打印散熱器確保穩(wěn)定的性能表現(xiàn)

　　電子散熱器例如大功率開關管或三極管的散熱片，通常是針對大功率電子元器件散熱的散熱片，沒有外加電源的情況下自然冷卻，大多數(shù)都是鋁合金材料，根據(jù)元器件大小制造成需要的尺寸。通常這些散熱器由鑄造、銑削、鉆孔等傳統(tǒng)加工工藝完成，傳統(tǒng)加工方式加工的散熱器很少設計復雜的多片結構，因為這將增加破損或泄漏的可能性?！　?/font>

　　橡樹嶺國家實驗室和田納西大學的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過采用一個簡單的退火過程，并使用建模設計算法，制造商可以通過3D打印散熱片以替代傳統(tǒng)制造的散熱器?！　?/font>

　　本期，小編與你通過美國橡樹嶺國家實驗室和田納西大學的研究來一起感受后處理對3D打印的產(chǎn)品性能提升。　

微觀的事情熱處理來解決　　

　　對于電力電子行業(yè)，散熱片對電器的性能特別重要，因為電力電子設備的功率增加以及更高的開關頻率，更好的熱性能散熱片可以保證電子設備的穩(wěn)定性能表現(xiàn)?！　?/font>

　　而對于電力電子制造商，3D打印增材制造方式似乎帶來了有吸引力的散熱片制造解決方案：通過3D打印機，制造商能夠設計和創(chuàng)建比傳統(tǒng)鍛造和銑削更復雜的內(nèi)部結構。此外，這些3D打印的散熱片可以很容易地被打印為一個單一的零件，減少了后期組裝的需求，也減少了泄漏的可能性?！　?/font>

　　然而，雖然這些3D打印的散熱片可以蘊含更優(yōu)越的內(nèi)部結構，但一直存在一個細微的問題難以解決：金屬3D打印的合金組織成分與傳統(tǒng)方式制造的合金組織成分是不一樣的，正是這些細微的差異，3D打印的散熱片可能導致不利的熱效應。　　

　　田納西大學的TongWu與美國橡樹嶺國家實驗室的科學家們最近專注于3D打印鋁（A1_AM）散熱器性能與傳統(tǒng)制造鋁散熱器（A1_6061）性能的比較研究，并發(fā)表了研究論文，“ThermalResponseofAdditiveManufacturedAluminum（增材制造的鋁熱反應）”，還通過3D-PEIM電力電子國際研討會上分享了他們的研究結果。　　

　　從一開始，TongWu和他的團隊所選擇的3D打印合金成分由10%的硅和0.5%的鎂組成，而傳統(tǒng)的鋁合金中含有小于1%的硅和1.5%的鎂?！　?/font>

(a)A1_6061和(b)3D打印合金

　　雖然兩種工藝制造的散熱器在高溫下的熱性能是相似的，但在低溫下，3D打印的散熱器表現(xiàn)較差，在較低的溫度下（70°C），由于兩種合金之間的微觀結構的差異導致了10%的性能差異。這使得3D打印的合金整體性能不如傳統(tǒng)工藝制造的合金?！　?/font>

　　然而，這個結果并不意味著實驗的結束。TongWu的團隊希望通過采用一個簡單的退火工藝，使得3D打印的合金上升到與傳統(tǒng)工藝制造的散熱器類似的性能水平?！　　?/font>

兩種合金的熱導率比較

　　退火的過程包括在高溫下加熱3D打印的散熱器，然后讓它慢慢冷卻。用來去除材料的內(nèi)部應力，使其更硬，更不易碎。3D科學谷了解到經(jīng)過反復的測試，研究人員發(fā)現(xiàn)雖然退火的3D打印合金在100°C產(chǎn)生的熱性能的差異可以忽略不計，但在300°C退火產(chǎn)生了明顯的差異，所以，事實上，經(jīng)過高溫退火的3D打印散熱器的性能變得相當于傳統(tǒng)方法制造的散熱器性能。

更多資訊，請關注智造家http://faepf.com/——高效智造資訊門戶！

相關文章：3D打印備受關注德國Covestro成立3D打印實驗室

　　　　　世界首個3D打印別墅在北京建成可抵御八級地震

　　　　　印度崛起的不止制造業(yè) 3D打印市場也在快速擴張｜三分鐘智訊

　　　　　MIT麻省理工開發(fā)出DNA基因結構納米級3D打印技術

更多資訊敬請關注智造家行業(yè)資訊頻道