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3D打印所制造的热交换器的换热面积更大、热性能 更优、 重量也更轻，彻底改变了散热器的生产方式。
但需要注意的是，3D打印要实现这些优势，还需要克服一系列的技术挑战，如控制热应力和变形来维持结构完整性；优化表面粗糙度来增强传热和耐用性等。
在本文的案例中，3D打印技术参考将列举覆盖多种材料和行业的应用案例。
3D打印散热器，表面质量很重要
表面质量直接影响金属3D打印热交换器的性能、安全性和使用寿命。
光滑均匀的表面能够最大限度地减少应力集中和裂纹扩展，从而能够降低疲劳失效风险，降低流动阻力，提高热效率和散热能力。此外，表面更光滑还能减少减少污垢和污染物的积聚，不仅能延长换热器的使用寿命，后期维护也更加简单。
3D打印的制造精度极高，可以制造出高性能的热交换器。这些热交换器能够长期保持高效率，已经在航空航天、汽车、船舶、核能、AI算力以及其他工业领域发挥重要作用。
3D打印热交换器常用材料及特点
热交换器通常采用导热性好、机械强度高、耐腐蚀的金属。但除了换热性能，材料的机械性能也存在差异。以下是常用的一些热交换器材料：
1. 316L不锈钢
价格便宜而且耐腐蚀，但强度有限，不适用于高压或高温环境。
2. In718
高温机械性能和耐腐蚀性较好，但成本较高且导热系数较低。
3. AlSi7Mg和AlSi10Mg
重量轻，导热性好，但强度和抗疲劳性较低。
4. Ti-6Al-4V
强度重量比高，耐腐蚀性好，但价格相对较高，导热性差。
5. 铜铬锆（Cu-Cr-Zr）
导热性能极佳且高温性能优良，但耐腐蚀性比316L不锈钢和钛合金弱，成本高于铝合金。
6. 纯铜
在金属3D打印热交换材料中导热性最好，但机械强度很低。
3D打印换热器应用案例
目前，几乎所有金属3D打印企业均在开发3D打印散热行业应用。以下为法国知名企业AddUp公开的若干案例。
1. 航空航天领域热交换器
本项目源自欧洲航天局，应用场景为航空航天工业在热力部件的热交换器。
目标是利用LPBF工艺制造出具有薄壁和高效内部结构的复杂几何形状部件，要求构紧凑、换热效率提升。
要克服的挑战是 在更小的体积内实现更高的散热性能，打造精准、密封的几何结构，实现高性能散热。
最终零件采用AlSi7Mg一次性打印出来，产品尺寸116x116x60mm，重量244g，体积更小，但热性能却很好，通过了热性能和密封性测试。
2. 为3D打印机开发的优化型热交换器
该项目是为AddUp的FormUp 350金属机开发一款紧凑、冷却效率更高，且成本更低的增热交换器。
主要挑战就跟它的要求一样，既要换热效率高，还要尺寸小，更要成本低！
设计的内部通道、翅片和接口都经过定制，采用铝合金打印，最终尺寸缩小了64%，重量减轻了6倍，散热效率得以提升，成本也与传统设计相当。
3. 航空双曲面换热器
该案例是开发一种与航空航天系统兼容的热交换器，要求使用In718制造，并通过3D打印优化热性能和紧凑性
要克服的挑战包括，需要在保持高传热效率的同时，确保通过热交换器的充足气流；In718比铝重且导电性差；要符合所需的航空航天表面和体积要求。
In718的密度是铝的三倍多，但对于增材制造而言，它展现出更优异的特性。使用该材料，可以打印出壁厚仅为0.15毫米的翅片，且器件整体无泄漏。采用这种超薄设计，热交换器达到了与铝材相近的性能和重量特性。
4.绿激光3D打印电子设备小型纯铜散热器
该案例展示了由国内漫格科技和希禾增材联合设计、制造的纯铜散热器，专门解决电子设备在小型化、高功率场景下的散热瓶颈。
它所采用的材料为纯铜，晶格壁厚为0.5mm，致密度达到了99.8以上，而且该散热器通过8MPa水压测试，能够保持5分钟无渗透。
漫格科技使用自主研发的VoxelDance Additive (VDA) 软件设计了这款散热器。依靠隐式建模技术，它可以快速实现TPMS结构的参数化填充，大幅缩短设计时间。
希禾增材开发的绿激光3D打印机为纯铜的高质量3D打印创造了条件，同时也为打破纯铜应用僵局提供了可能。相比传统红外激光，纯铜对绿激光具有更高的吸收率。如今，希禾增材已开启纯铜3D打印批量制造。
注：本文由3D打印技术参考创作，未经授权，谢绝转载。
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