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3D打印讓熱換器制造擁有更多想象空間
銅具有高導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和可加工性等優(yōu)良的物化性能,，被廣泛用于航空航天,、汽車和電氣領(lǐng)域,。特別是在熱換器的制作上，銅是主要原材料之一,。目前,，傳統(tǒng)熱換器大多是由翅片及蓋板組成的方型結(jié)構(gòu)。其體積和重量較大,，制造過程比較繁瑣,，組裝需要將非常細(xì)的管釬焊到歧管上，在高壓應(yīng)用中的大量泄漏情況時(shí)有發(fā)生,。只能實(shí)現(xiàn)簡單的介質(zhì)通道形態(tài)/路徑,。較為復(fù)雜的通道容易造成介質(zhì)流動(dòng)阻力增大和流動(dòng)死區(qū)的現(xiàn)象，導(dǎo)致散熱率大幅降低,。
▲傳統(tǒng)工藝制造銅熱換器（來源網(wǎng)絡(luò)）
3D打印具有傳統(tǒng)制造技術(shù)無法比擬的優(yōu)勢(shì),，可以針對(duì)流動(dòng)性和傳導(dǎo)性進(jìn)行優(yōu)化，滿足了產(chǎn)品趨向緊湊型,、高效性,、模塊化、多材料的發(fā)展趨勢(shì),。傳統(tǒng)熱換器制造方式的阻礙將得到有效解決,。3D打印技術(shù)讓關(guān)鍵散熱器結(jié)構(gòu)不再局限于翅片形態(tài),，工作區(qū)域的形態(tài)也可以由簡單的方型變成配合設(shè)備/零件的包裹型結(jié)構(gòu)。此外,，零部件可一體成型而無需大量的焊接工藝,，且整體結(jié)構(gòu)更為輕便。介質(zhì)通道可以伴隨零部件一體成型,，具備路徑復(fù)雜,、接觸面大、熱交換率高等優(yōu)勢(shì),。3D打印制造使冷卻通道擺脫了交叉鉆孔的限制,。可以設(shè)計(jì)內(nèi)部通道更靠近模具的冷卻表面,，并具有平滑的角落,，更快的流量，增加熱量轉(zhuǎn)移到冷卻液的效率,。且在提供更優(yōu)散熱效率的同時(shí),，縮減制造工藝步驟和降低成本。
▲3D打印制備的一體化成型冷卻流道（來源網(wǎng)絡(luò)）
PEP推動(dòng)純銅熱換器制造走向新臺(tái)階
升華三維的粉末擠出3D打印技術(shù)（Powder Extrusion printing,，PEP）是一種獨(dú)創(chuàng)的金屬/陶瓷顆粒材料間接3D打印工藝,。采用顆粒材料熔融擠出方式，實(shí)現(xiàn)金屬/陶瓷產(chǎn)品無模具化制備,，可節(jié)省模具開發(fā)成本和時(shí)間成本,。在得到具有一定密度和強(qiáng)度的生坯后，再利用成熟的金屬/陶瓷粉末注射成形技術(shù)（PIM）的相關(guān)工藝對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行脫脂和燒結(jié),，獲得性能一致且優(yōu)良的產(chǎn)品,。PEP工藝在純銅3D打印上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，曾一舉填補(bǔ)了國內(nèi)空白,，目前已應(yīng)用于如冷卻通道,、液體分布器、過濾器等熱換器等產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)中,。
PEP工藝具有低溫成型,，高溫成性的特性。在打印純銅部件時(shí)不需要高能激光束,，可有效減少制造投入成本,。通過先打印生坯，然后再經(jīng)過成熟的粉末冶金脫脂和燒結(jié)工藝,，得到結(jié)構(gòu)優(yōu)良的高性能純銅部件,。在純銅熱換器件的制備上，PEP技術(shù)獨(dú)特的工藝方式可有效規(guī)避純銅激光3D打印帶來的高反射率及內(nèi)部微觀晶格結(jié)構(gòu)打印完成后復(fù)雜的清粉工作,，且可更好地適配傳統(tǒng)純銅制品制造的燒結(jié)等工藝,，形成良好的互補(bǔ),。將推動(dòng)熱管理應(yīng)用走向新臺(tái)階。
▲PEP工藝制備的純銅熱交換器件（來源：升華三維）
升華三維為純銅散熱領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案
據(jù)公開資料稱,，2022年全球熱換器市場(chǎng)規(guī)模約為696億美元,，同比增長2.35%，預(yù)計(jì)2023年市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到714億美元,。據(jù)貝哲斯咨詢預(yù)計(jì)全球金屬熱換器市場(chǎng)規(guī)模在預(yù)測(cè)期將以8.42%的CAGR增長并預(yù)估在2028年達(dá)1659.86億元。而全球3D打印市場(chǎng)規(guī)模近年來也呈現(xiàn)出快速增長的態(tài)勢(shì),，特別是在航空航天,、汽車制造、醫(yī)療器械,、電子信息等領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛,。隨著5G、人工智能,、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字技術(shù)在這些領(lǐng)域的發(fā)展,，熱換器的需求也將不斷增加。由此可見未來隨著3D打印技術(shù)的不斷推廣和熱換器應(yīng)用的拓展,，3D打印熱換器市場(chǎng)規(guī)模也將會(huì)不斷擴(kuò)大,。
▲資料來源：公開資料，華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院整理
3D打印技術(shù)為制造熱換器帶來了更多可能,，隨著散熱技術(shù)研究的深入,，以及３D打印在熱管理市場(chǎng)的開發(fā)和應(yīng)用，熱換器的性能和可靠性將得到了極大的提升,，這將推動(dòng)整體熱管理行業(yè)的快速發(fā)展,。升華三維現(xiàn)已建成了完整的金屬/陶瓷間接3D打印前后處理工藝，涵蓋了材料開發(fā),、打印材料,、密煉造粒機(jī)、3D打印機(jī),、脫脂燒結(jié)爐等全工藝鏈設(shè)備,，可提供高性能的間接3D打印整體解決方案。在純銅熱管理方向上,，升華三維將持續(xù)發(fā)揮PEP技術(shù)獨(dú)特優(yōu)勢(shì),、挖掘技術(shù)潛力，拓展更多應(yīng)用市場(chǎng),，為散熱領(lǐng)域提供創(chuàng)新解決方案,。
相關(guān)鏈接：3D打印將成為純銅熱管理技術(shù)升級(jí)的利器
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