Das Feld der SLM-Metalladditivherstellung übernimmt das Verfahren zur Verarbeitung des Abschnittsschneideverfahrens des Werkstücks und zum Laminieren des geschmolzenen Metalls, das die Anforderungen von topologieoptimierten Metallkühlkörpern wie speziell geformten, integrierten Mikrokanälen und vollständig erfüllen kann komplexe Flossenstrukturen.
Beim Entwerfen eines Kühlkörpers für ein kleines elektronisches Gerät muss ein ausgewogenes Design berücksichtigt werden. Wenn Kühlkörper mit herkömmlichem Design zu sperrig sind, kann die Optimierung der Wärmeleitfähigkeitstopologie verwendet werden, um leichte Hochleistungskühlkörper mit möglichst geringem Kühlleistungsverbrauch zu schaffen.
Das Ziel der Topologieoptimierung besteht darin, das optimale Design des Kühlkörpers zu finden, das die thermische Leistung maximiert und den Spannungsabfall minimiert. Topologisch optimierte Kühlkörper weisen häufig komplexe geometrische Innen- und Außenstrukturen auf, die für herkömmliche Herstellungsverfahren von Kühlkörpern wie Extrusion, Stanzen, maschinelle Bearbeitung, Schmieden oder Präzisionsschneiden von Schaufelzähnen nicht geeignet sind.
Topologieoptimiertes Design von Korallenflossen für Kühlkörper
Die Topologieoptimierung zielt darauf ab, die thermische Oberfläche und die thermische Leistung innerhalb einer begrenzten Raumgröße zu maximieren und die Anforderungen an aktive Kühlkomponenten wie Lüfter zu minimieren. Die Topologieoptimierung bringt häufig komplexe Geometrien in Kühlkörper, die mit herkömmlichen Bearbeitungsmethoden nur schwer oder gar nicht herzustellen sind. Die selektive Laserschmelztechnologie (SLM) im Bereich der additiven Fertigung, die die Verarbeitungstechnologie des Querschnittsschneidprozesses des Werkstücks und das Stapelverfahren des geschmolzenen Metalls übernimmt, kann jedoch die Topologieoptimierung von Spezial- geformte, integrierte Mikrokanal- und komplexe Rippenstrukturen. Herstellung von Metallheizkörpern.
Um die Genauigkeit der additiven Fertigung durch selektives Laserschmelzen (SLM) im Kühlkörperproduktionsprozess sicherzustellen, simulierten und optimierten die Konstrukteure die Kühlkörperstruktur und stellten sicher, dass die Mindestwandstärke der Kühlkörperlamellen die Laserdurchmessergrenze einhalten konnte. Wie im Bild unten gezeigt, wird die Parameteroptimierung auf der linken Seite durchgeführt, was zu vielen gleichmäßig großen und beabstandeten Rippen führt; während die topologieoptimierten Finnen auf der rechten Seite eine korallenartige Struktur haben, deren Breite allmählich abnimmt, wenn sich die Finnen nach außen erstrecken. Klein.
Parameteroptimierte und topologieoptimierte Kühlrippenstrukturen
Der ständig steigende Stromverbrauch integrierter Schaltkreise wird übermäßige Wärme erzeugen, und im 5G-Zeitalter werden die Anforderungen der Menschen an Rechenleistung weiter steigen und der Widerspruch zwischen effizienter Wärmeableitung und der Leistungsfähigkeit elektronischer Geräte wird sich weiter verschärfen. Es besteht eine wachsende Nachfrage nach einer Reduzierung des Wärmeableitungsenergieverbrauchs elektronischer Geräte, was eine Herausforderung für das effiziente und optimale Design des Kühlers darstellt. Die Topologieoptimierung bietet einen potenziellen technischen Weg für das effiziente Design von Kühlern, und die additive Fertigungstechnologie des 3D-Drucks hat mit ihren einzigartigen Vorteilen immer mehr Unternehmen und Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Kühlerherstellung angezogen.