【中國智能制造網(wǎng) 新品速遞】電子散熱器例如大功率開關(guān)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(shè)計復(fù)雜的多片結(jié)構(gòu)，因為這將增加破損或泄漏的可能性。　　
　　橡樹嶺國家實驗室和田納西大學(xué)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(shè)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。
　　
　　本期，小編與你通過美國橡樹嶺國家實驗室和田納西大學(xué)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(shè)備的功率增加以及更高的開關(guān)頻率，更好的熱性能散熱片可以保證電子設(shè)備的穩(wěn)定性能表現(xiàn)。
　　
　　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(jī)，制造商能夠設(shè)計和創(chuàng)建比傳統(tǒng)鍛造和銑削更復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。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。
　　
　　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(jié)構(gòu)，但一直存在一個細(xì)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(xì)微的差異，3D打印的散熱片可能導(dǎo)致不利的熱效應(yīng)。
　　
　　田納西大學(xué)的TongWu與美國橡樹嶺國家實驗室的科學(xué)家們近專注于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(yīng)）”，還通過3D-PEIM電力電子研討會上分享了他們的研究結(jié)果。
　　
　　從一開始，TongWu和他的團(tuán)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。　　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(jié)構(gòu)的差異導(dǎo)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。
　　
　　然而，這個結(jié)果并不意味著實驗的結(jié)束。TongWu的團(tuán)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。　　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(yīng)力，使其更硬，更不易碎。3D科學(xué)谷了解到經(jīng)過反復(fù)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(dāng)于傳統(tǒng)方法制造的散熱器性能。