3D打印铜钢同体:散热设计全靠AI算法生成
发布时间:01-23 18:48
德国Fraunhofer IGCV最近展示了令人侧目的新零件:
铜和钢在同一个打印件里无缝融合,高温区用铜导热,承力区用钢撑结构。
用Schaeffler Aerosint的多材料铺粉系统实现的。
之前我们也分享过这个设备的原理。
这个多材料打印案例正在改变热管理设计的底层逻辑。
为什么是铜钢组合?
散热领域一直有个两难,铜导热好但软,钢强度高但导热弱。
传统方案要么妥协材料,要么靠焊接拼装。
焊缝是隐患,钎焊工艺成品率不高,扩散焊设备门槛又高。
多材料打印直接跳过了这个困境。
同一个零件里,热流路径用铜,结构承载用钢,两种材料在微观尺度上形成梯度过渡,避免了界面应力集中。
Fraunhofer通过调整扫描顺序和搭接区参数,实现了致密的双金属界面。
这在几年前被认为几乎不可能,因为铜和钢的热膨胀系数和导热率差异太大。
AM易道看完这个案例,还有几个核心问题我们还没有找到答案,期待读者评论区分享。
界面强度怎么验证?
电化学腐蚀风险? 铜钢接触在潮湿环境下会形成电偶,加速腐蚀。这对长期可靠性是个隐患,尤其在液冷场景。
温度循环扛得住吗?两种材料的界面会不会开裂?
说回开头那个铜钢复合零件。它的设计者不是工程师,而是LEAP71的Noyron,一个大型计算工程模型。
LEAP71的思路是让算法从零开始生成设计。
输入性能参数和制造约束,输出可直接打印的几何文件。不画草图,不建模,不做拓扑优化的后处理。
拓扑优化是从已有几何出发做减法,Noyron是从空白画布开始,用物理逻辑和工程知识直接生长出结构。
LEAP71的创始人Josefine Lissner说:用神经网络训练再多3D模型也没用,因为网格本身不理解功能。几何必须服从物理定律,这不是统计学习能覆盖的。
他们已经用这套方法设计并点火测试了多款火箭发动机,包括传统钟形喷管和气尖发动机。
LEAP71指向的未来是,设计的产出不再是一个CAD文件,而是一段可复用、可迭代的代码。
每生成一个零件,都在反哺系统的知识库。设计变成了软件工程,知识产权从图纸变成了算法。
对散热设计来说,意味着你不再需要一个个画翅片、调流道,而是告诉系统:
热源功率多少、体积约束多少、流阻预算多少、用什么材料组合,剩下的交给计算。
当然,这方面还很早期。
Noyron目前聚焦航天推进系统,热交换器是他们明确提到的下一个方向。
多材料打印提供了制造可能性,计算工程提供了设计方法论,两者正在交汇。
