以鲨鱼皮为灵感,普度大学团队设计的3D打印散热器获奖

3D打印快讯
2020
08/12
10:34
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2020年8月12日,南极熊从外媒获悉,普渡大学的一个机械工程学生团队设计了一个高效的3D打印散热器,这款以鲨鱼皮为灵感的设计在虚拟学生散热器设计挑战赛中获得了第一名。

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△普渡大学3D打印散热器的早期迭代,图片来自普渡大学

这是一项由ASME K-16委员会和电气与电子工程师协会(IEEE)组织的美国大学竞赛,挑战赛还得到了全球企业集团GE的支持和赞助。
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散热器设计挑战赛

该设计挑战赛为参赛者提供理论热源和尺寸,让他们设计一个可3D打印的散热器--一种将热量从电子元件上转移出去以保持其冷却的装置。大赛举办方将根据他们的设计去除热量的能力、总制造成本以及生产所需的原材料数量进行评判。

普渡大学团队的博士生Soumya Bandyopadhyay表示:"拥有高性能电子设备的关键是让它们保持低温。在过去的十几年里,快速成型制造使我们能够提出新的先进热解决方案的创新设计。"

第一阶段比赛结束后,前六名团队将他们的设计在GE Additive Concept Laser M2 3D打印机上用铝材进行了3D打印。随后,这些散热器在俄勒冈州立大学的受控条件下接受了测试,看看它们的真实性能是否与模拟结果相符。
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尘埃落定后,普渡大学的工程师们获得了胜利。他们的设计比预期的要好,成本比最初想象的要低,甚至在减少铝的使用量方面做得很好。
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普渡大学的设计

普渡大学团队的四位工程师包括:Soumya Bandyopadhyay、Julia Meyer、Adeline Naon和Saeel Pai,早在一月份就开始了他们的设计工作。最初的几天是用纸笔进行头脑风暴,团队决定从大自然中汲取灵感。就在那时,他们确定了以鲨鱼皮为灵感的几何形状作为他们的散热器。

鲨鱼皮的表面纹理非常有特色,它的特点是有数百万个被称为小齿的微观尖状突起,每个小齿都在减少阻力方面发挥着自己的作用,因此鲨鱼能够在较小的水阻力下游泳。由于流体动力学定律适用于液体和气体,普渡大学的工程师们在设计的壁面上添加了类似小齿的形状。这具有减少压降和诱导空气混合的效果。

工程师们还在其散热器的前部和后部添加了受F1启发的漩涡发生器。这些 "漩涡 "有意在设计主体中产生湍流,最大限度地提高了空气颗粒之间的热传导。最后,为了将热空气从散热器中排出,学生们在两个漩涡发生器之间实现了一个 "呼吸器部分"。呼吸器类似于人类肺部的气囊,从周围环境中吸收冷空气,并通过穿孔的坡道排出热空气。

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△散热器(最终设计)吸入冷空气,排出热空气,对其下方的电子元件进行冷却,图片来自普渡大学。


编译自:3dprintingindustry


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