隨著手機、電腦、電動汽車等設備不斷向小型化和高性能方向發展，“發熱”問題日益突出。元器件越做越密，散熱空間越來越小，傳統散熱方式已難以滿足高熱流密度與緊湊結構的應用需求。為破解這一難題，3D打印純銅散熱器憑借卓越的導熱性能、靈活的結構設計和高效的制造效率，已在多領域落地，并不斷擴展應用場景。
當前，純銅3D打印的技術瓶頸被國產制造力量持續突破。希禾增材（ADDIREEN）依托自主研發的高功率綠光激光器，成功解決純銅打印過程中“高反射率、高熱導率、易氧化”等難題，實現了高精度與高致密度的復雜結構制造。希禾增材&漫格科技聯合推出的國產化解決方案，為消費電子、新能源汽車、航空航天等領域的散熱升級提供了全新路徑，成為解決散熱難題的創新選擇。
3D打印散熱器可針對流動性、熱傳導效率和緊湊結構的應用需求進行優化，有效解決了傳統制造在復雜幾何加工、高表面積設計等方面的難題。憑借出色的導熱性能與加工適應性，3D打印純銅散熱器正逐步成為熱管理領域的重要發展方向。 圖1 3D打印散熱器（左）與傳統制造散熱器（右）內部通道對比（圖源：https://doi.org/10.3390/technologies11050141） 在3D打印純銅散熱器的設計中，人們越來越傾向于采用一種名為TPMS（Triply Periodic Minimal Surfaces，三周期最小曲面）結構進行主體填充。憑借其獨特的幾何特性，TPMS結構不僅有助于提升散熱效率，同時實現了結構的輕量化，成為散熱器性能優化的重要方向。 TPMS結構雖具備優異的散熱潛力，但其復雜結構對建模、路徑規劃和制造環節提出了嚴苛挑戰。傳統CAD軟件在處理TPMS結構時會出現建模不穩定、迭代效率低的問題，路徑規劃過程也面臨填充不均、應力集中等質量隱患；同時，銅材料對傳統近紅外激光的吸收率低下，導致打印過程中能量傳遞不足、成形困難、等問題。因此，如何在設計中高效創建TPMS結構，并解決純銅打印過程中由于高反射性與高導熱性帶來的技術難題，成為當前行業突破的關鍵。 圖2 3D打印銅基材料TPMS結構（圖源：希禾增材） 解決方案：漫格科技 & 希禾增材 聯合創新 純銅TPMS散熱器的無縫數字化流程 VoxelDance Additive是由漫格科技（VoxelDance）自主研發的一款增材制造CAx工業軟件平臺軟件，它整合了設計、研發、制造、仿真、路徑規劃和打印任務管理等關鍵環節，構建了一個無縫的增材制造數字流程。VoxelDance Additive（VDA）成功完成了純銅散熱器的設計、模型前處理和路徑規劃，避免了不同程序之間數據遷移的煩惱。 VDA的設計模塊VoxelDance Design（VDD）基于隱式建模技術，可以快速實現基于數學公式、函數、有限元分析結果等參數驅動式設計。因此在設計零件時，通過手動添加流程節點變化參數，即可精準實時地體現TPMS結構的填充。對比傳統軟件來說，VDD不僅可以快速優化設計流程，還大幅度降低了設計時間，使設計師的想法實時得到表達。此外，VoxelDance Design還支持使用非線性參數對零件特征尺寸進行快速驅動，允許設計師在設計過程中對零件特征進行更精細、復雜的調整，精確控制零件的表面曲率、幾何形態或其他物理特性。 圖3 國產VDD軟件散熱器設計流程（圖源：漫格科技） 在VDD模塊中完成設計后，無需導出STL文件，即可在VoxelDance Manufacturing（VDM）模塊中對銅制散熱器直接進行切片。導出Cli、Slc切片格式進入BP（加工路徑）填充軌跡后，直接上機打印。VDM模塊先進的路徑規劃算法可以優化掃描路徑，減少應力集中，提高打印精度和結構完整性。 圖4 VDA軟件內設計到切片流程一體化（圖源：漫格科技） 綠激光粉末床熔融 (GL-PBF) 技術攻克純銅打印難題 希禾增材（ADDIREEN）是中國首家專注綠激光金屬增材制造的企業，基于自研增材專用高功率綠光激光器，提供高性能金屬3D打印設備與定制化打印服務，為銅、鋁、金、銀等高反金屬材料、難熔金屬材料、貴金屬材料及常規金屬材料的高精密打印提供整體解決方案。 不同波長激光在金屬材料中的吸收率存在顯著差異。銅在固態時對近紅外激光（λ=1064nm）的吸收率約為3%，而對綠激光（λ=532nm）的吸收率約為40%。綠激光提高了銅材對激光能量的吸收效率，使熔池更加穩定，從而在純銅3D打印中實現更優異的成形質量，尤其適用于高精度復雜結構的加工需求。 希禾增材綠激光系統采用自研單模綠光光纖激光器，最小光斑直徑可達15μm，在高反金屬、難熔金屬及常規金屬材料的復雜結構打印中表現出更高的能量傳遞效率和更精細的加工能力，大幅提升打印件的致密度和表面質量。在本次打印中，希禾增材結合漫格BP路徑規劃對設備參數進行精準傳遞與控制，確保了TPMS結構在打印過程的高精度和高穩定性。 采用希禾增材綠激光3D打印的0.5mm極薄壁厚純銅液冷板，在表面質量、細節精度和整體尺寸控制方面展現出高水準的制造能力。經過水壓測試，該打印件在8MPa壓力下持續5分鐘無滲漏，致密度超過99.8%，有效避免了傳統制造中常見的孔隙、裂紋和表面不均等缺陷，并充分發揮了銅材的熱導性能，實現高效散熱。 圖5 希禾增材綠激光3D打印純銅散熱器件（圖源：希禾增材） 希禾增材與漫格科技的此次聯合方案，攜手打通了從隱式建模、路徑規劃到高精度打印的完整流程，為0.5mm極薄壁厚的TPMS純銅散熱器的規模化生產提供了突破性的解決方案。這不僅標志著國產CAx軟件與金屬增材制造能力的成熟協同，也為散熱行業的發展帶來了一劑強心針。可以預見，在新能源、高性能計算、航空航天等領域的強勁需求驅動下。以希禾增材和漫格科技為代表的國產增材制造力量，將有望引領行業走向更高效率、更高性能的新階段。
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