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。
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