3D打印+正弦波+密封迷宫：一只能让空气“迷路”的高效散热器

3D打印技术参考注意到，一位工程师近日使用Grasshopper和Rhinoceros（B-Rep）软件，为一家美国电子产品制造商设计了一款具有完全定制几何形状的散热器。

在查看了客户产品的3D模型后，他发现因为冷却风扇和发热元件之间的位置比较特殊，市面上能买到的普通散热器，没办法在这个特定位置下让空气顺畅流过鳍片表面，从而带走足够多的热量。

散热器上鳍片排列方式、间距和角度等设计因素与散热效果直接相关。在这个项目中，该工程师采用了三种方法来提高在有限空间中的散热效率——蜿蜒曲折通道引导气流+波浪形鳍片产生微湍流+封闭盖板。其核心思路是通过改变气流路径和流动状态来增强热交换。

3D打印技术参考深入查询发现，该方案中的蜿蜒通道相当于负责宏观引导气流，波浪形鳍片产生的微湍流负责微观冷热气流混合，封闭盖板使整体形成一个只有进口和出口的密封通道。

在使用过程中，气流在鳍片之间沿“S”形或“之”字形路径前进，空气和鳍片之间的接触面积和接触时间都会得到增加，且气流分布均匀。

正弦波的产生是通过将原本平整的鳍片加工成波浪形来实现的。平直表面会形成较厚的层流边界层，而波浪形表面会在波峰/波谷处产生微小湍流，将冷空气搅动到近壁面，大幅提高局部换热效率。这种微尺度的湍流不会引起巨大压降，属于低阻力高混合的优化设计。波浪形状相当于增加了鳍片的实际表面积，进一步提高了散热能力。

笔者同时注意到，为了演示该方案的具体细节，该工程师还使用创想三维3D打印机制造了其设计的两款方案。

他还指出，所使用的“Grasshopper”是一款用于计算设计（通过编程进行3D建模）的软件，通过改变正弦波的参数（频率、波长、振幅）和通道数等来进行几何设计，因为这对于普通的3D-CAD来说有些困难。

在面向3D打印的设计领域，国内软件选择仍然屈指可数，漫格的VoxelDance Design是基于隐式建模和场驱动设计的软件。据笔者了解，它可以一键生成TPMS（极小曲面）、多孔点阵、随形冷却通道等结构，工程师能够像“编程”一样，精确调控各种结构的特征尺寸，使用便利，能大幅度降低设计时间。

当高效散热场景加速成为金属3D打印的新的爆发式应用场景，先进的散热设计将是体现3D打印技术价值的关键因素之一。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。#散热器 #3D打印