3D-печать медью в разработке охлаждающих конструкций
Современные электронные системы — процессоры, ускорители, чипы, серверы — становятся все более производительными при более плотном размещении компонентов. Развитие электроники в этом русле сталкивается с естественными физическими ограничениями, в том числе связанными с теплообменом. Аддитивное производство расширяет возможности теплового управления, прежде всего благодаря интеграции охлаждающих каналов и изготовлению геометрически сложных теплообменных структур.
Современные электронные системы — процессоры, ускорители, чипы, серверы — становятся все более производительными при более плотном размещении компонентов. Развитие электроники в этом русле сталкивается с естественными физическими ограничениями, в том числе связанными с теплообменом. Аддитивное производство расширяет возможности теплового управления, прежде всего благодаря интеграции охлаждающих каналов и изготовлению геометрически сложных теплообменных структур.
Коротко о проблеме
Коротко о проблеме
Какие преимущества дает 3D-печать?
-
В отличие от фрезерования, сварки, литья с использованием оснастки и других традиционных технологий 3D-печать позволяет разрабатывать охлаждающие пластины с интегрированными решетчатыми и пористыми структурами, каналами сложного сечения, конформными каналами, следующими контуру горячих зон и т.д.
-
Учитывая широкие возможности 3D-печати сложных структур, при проектировании можно сфокусироваться на тепловых характеристиках проекта вместо его подгонки под возможности литья или механической обработки.
Какие преимущества дает 3D-печать?
-
В отличие от фрезерования, сварки, литья с использованием оснастки и других традиционных технологий 3D-печать позволяет разрабатывать охлаждающие пластины с интегрированными решетчатыми и пористыми структурами, каналами сложного сечения, конформными каналами, следующими контуру горячих зон и т.д.
-
Учитывая широкие возможности 3D-печати сложных структур, при проектировании можно сфокусироваться на тепловых характеристиках проекта вместо его подгонки под возможности литья или механической обработки.
-
Печать TPMS-структур, образующих внутри детали разветвленные каналы. Благодаря сложной геометрии они имеют большую площадь поверхности для отвода тепла и позволяют охлаждающей жидкости проходить через конструкцию.
-
Чтобы оптимизировать одновременно теплопередачу и гидравлику, можно проектировать геометрию каналов, варьируя распределение скорости, перемешивание потока, а также возникающий перепад давления.
-
Печать TPMS-структур, образующих внутри детали разветвленные каналы. Благодаря сложной геометрии они имеют большую площадь поверхности для отвода тепла и позволяют охлаждающей жидкости проходить через конструкцию.
-
Чтобы оптимизировать одновременно теплопередачу и гидравлику, можно проектировать геометрию каналов, варьируя распределение скорости, перемешивание потока, а также возникающий перепад давления.
-
Коллектор, основание, каналы и ребра можно объединить в одну деталь вместо сборки из нескольких компонентов, минимизируя сварку и спайку.
-
Программные инструменты могут оптимизировать вес детали, оставляя материал только там, где он необходим для теплопередачи и механической нагрузки. Полученная геометрия нередко оказывается настолько сложной, что реализовать ее возможно только методами аддитивного производства.
-
Коллектор, основание, каналы и ребра можно объединить в одну деталь вместо сборки из нескольких компонентов, минимизируя сварку и спайку.
-
Программные инструменты могут оптимизировать вес детали, оставляя материал только там, где он необходим для теплопередачи и механической нагрузки. Полученная геометрия нередко оказывается настолько сложной, что реализовать ее возможно только методами аддитивного производства.
В чем особенности работы с медью?
Медь хорошо подходит для отвода тепла, а современные технологии 3D-печати позволяют получать из нее достаточно плотные детали. При этом характеристики сильно зависят от технологии печати, пористости, состава сплава и последующей обработки.
Для 3D-печати металлическими порошками используется технология SLM, основанная на послойном сплавлении материала под воздействием луча лазера или нескольких лазеров.
В чем особенности работы с медью?
Медь хорошо подходит для отвода тепла, а современные технологии 3D-печати позволяют получать из нее достаточно плотные детали. При этом характеристики сильно зависят от технологии печати, пористости, состава сплава и последующей обработки.
Для 3D-печати металлическими порошками используется технология SLM, основанная на послойном сплавлении материала под воздействием луча лазера или нескольких лазеров.
При этом в подавляющем большинстве SLM-систем используются волоконные лазеры, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, с длиной волны 1030-1080 нм.
Медь трудно обрабатывается такими лазерами, т.к. отражает большую часть падающей энергии и обладает высокой теплопроводностью.
При этом в подавляющем большинстве SLM-систем используются волоконные лазеры, работающие в ближнем инфракрасном диапазоне, с длиной волны 1030-1080 нм.
Медь трудно обрабатывается такими лазерами, т.к. отражает большую часть падающей энергии и обладает высокой теплопроводностью.
Преимущества зеленого лазера
Часть проблем, связанных с аддитивной обработкой меди, решает зеленый лазер с короткой волной 532 нм. При такой длине волны оптическая поглощательная способность меди при комнатной температуре возрастает примерно до 40%. Этот принципиально улучшает стабильность печати, снижая риск пористости и связанных с ней дефектов сплавления.
Преимущества зеленого лазера
Часть проблем, связанных с аддитивной обработкой меди, решает зеленый лазер с короткой волной 532 нм. При такой длине волны оптическая поглощательная способность меди при комнатной температуре возрастает примерно до 40%. Этот принципиально улучшает стабильность печати, снижая риск пористости и связанных с ней дефектов сплавления.
При нагреве меди до температур плавления поглощение ИК-излучения резко возрастает, что вызывает нестабильность ванны расплава и дефекты. Для зеленого лазера поглощение остается в диапазоне 45–55% без резких скачков.
3D-печать зеленым лазером позволяет создавать структуры с тонкими стенками и относительной плотностью, превышающей 95%.
При нагреве меди до температур плавления поглощение ИК-излучения резко возрастает, что вызывает нестабильность ванны расплава и дефекты. Для зеленого лазера поглощение остается в диапазоне 45–55% без резких скачков.
3D-печать зеленым лазером позволяет создавать структуры с тонкими стенками и относительной плотностью, превышающей 95%.
Сферы применения 3D-печати медью
-
Электроника высокой мощности и центры обработки данных.
-
Аэрокосмическая и оборонная промышленность.
-
Телекоммуникации.
-
Автомобилестроение, в т.ч. производство электромобилей.
-
Производство высокоэффективных теплообменников, холодных пластин для AI-чипов и систем жидкостного охлаждения.
-
Изготовление сложных компонентов для двигателей, систем охлаждения и электрооборудования.
-
Оснастка и пресс-формы с конформным охлаждением.
Сферы применения 3D-печати медью
-
Электроника высокой мощности и центры обработки данных.
-
Аэрокосмическая и оборонная промышленность.
-
Телекоммуникации.
-
Автомобилестроение, в т.ч. производство электромобилей.
-
Производство высокоэффективных теплообменников, холодных пластин для AI-чипов и систем жидкостного охлаждения.
-
Изготовление сложных компонентов для двигателей, систем охлаждения и электрооборудования.
-
Оснастка и пресс-формы с конформным охлаждением.
Услуги печати медью
Напечатать деталь медью или медными сплавами можно в аддитивном центре компании Глобатэк. Услуги предоставляются в Москве и по всей России. Компания использует профессиональные машины для аддитивного производства. Принтер и материалы выбираются под конкретную задачу заказчика.
Услуги печати медью
Напечатать деталь медью или медными сплавами можно в аддитивном центре компании Глобатэк. Услуги предоставляются в Москве и по всей России. Компания использует профессиональные машины для аддитивного производства. Принтер и материалы выбираются под конкретную задачу заказчика.
