3D打印銅鋼同體：散熱設計全靠AI算法生成

德國Fraunhofer IGCV最近展示了令人側目的新零件：

銅和鋼在同一個打印件里無縫融合，高溫區用銅導熱，承力區用鋼撐結構。

用Schaeffler Aerosint的多材料鋪粉系統實現的。

之前我們也分享過這個設備的原理。

這個多材料打印案例正在改變熱管理設計的底層邏輯。

為什么是銅鋼組合？

散熱領域一直有個兩難，銅導熱好但軟，鋼強度高但導熱弱。

傳統方案要么妥協材料，要么靠焊接拼裝。

焊縫是隱患，釬焊工藝成品率不高，擴散焊設備門檻又高。

多材料打印直接跳過了這個困境。

同一個零件里，熱流路徑用銅，結構承載用鋼，兩種材料在微觀尺度上形成梯度過渡，避免了界面應力集中。

Fraunhofer通過調整掃描順序和搭接區參數，實現了致密的雙金屬界面。

這在幾年前被認為幾乎不可能，因為銅和鋼的熱膨脹系數和導熱率差異太大。

AM易道看完這個案例，還有幾個核心問題我們還沒有找到答案，期待讀者評論區分享。

界面強度怎么驗證？

電化學腐蝕風險？ 銅鋼接觸在潮濕環境下會形成電偶，加速腐蝕。這對長期可靠性是個隱患，尤其在液冷場景。

溫度循環扛得住嗎？兩種材料的界面會不會開裂？

說回開頭那個銅鋼復合零件。它的設計者不是工程師，而是LEAP71的Noyron，一個大型計算工程模型。

LEAP71的思路是讓算法從零開始生成設計。

輸入性能參數和制造約束，輸出可直接打印的幾何文件。不畫草圖，不建模，不做拓撲優化的后處理。

拓撲優化是從已有幾何出發做減法，Noyron是從空白畫布開始，用物理邏輯和工程知識直接生長出結構。

LEAP71的創始人Josefine Lissner說：用神經網絡訓練再多3D模型也沒用，因為網格本身不理解功能。幾何必須服從物理定律，這不是統計學習能覆蓋的。

他們已經用這套方法設計并點火測試了多款火箭發動機，包括傳統鐘形噴管和氣尖發動機。

LEAP71指向的未來是，設計的產出不再是一個CAD文件，而是一段可復用、可迭代的代碼。

每生成一個零件，都在反哺系統的知識庫。設計變成了軟件工程，知識產權從圖紙變成了算法。

對散熱設計來說，意味著你不再需要一個個畫翅片、調流道，而是告訴系統：

熱源功率多少、體積約束多少、流阻預算多少、用什么材料組合，剩下的交給計算。

當然，這方面還很早期。

Noyron目前聚焦航天推進系統，熱交換器是他們明確提到的下一個方向。

多材料打印提供了制造可能性，計算工程提供了設計方法論，兩者正在交匯。