欧瑞康：3D打印技术助力热交换器效率提升

来源：欧瑞康美科表面技术

热交换器或热交换设备是用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定工艺要求的装置，是对流传热及热传导的一种工业应用。热交换器不仅能提高设备运行效率、延长设备使用寿命、还能提高能源利用率、保障设备的安全，因此广泛应用于航空航天、汽车、电子设备、工业设备领域。

热交换的形式
1.被动式（通常为散热）：
通过散热结构，利用空气作为介质进行热交换。

2.主动式（散热/加热/冷却），如：
热交换器
设备外挂，主动使用流动的空气作为介质进行热交换。
冷却板/加热板
设备外挂，通过介质对设备工作环境中的气氛进行加热或冷却。
介质通道
附着在需热管理的零件中，通过介质对零件本体进行加热或冷却。

传统热交换器的制造痛点
传统热交换器是由翅片及盖板组成的方型结构。其体积和重量较大，制造过程比较繁琐且热交换率有待提升；

传统制造方式有限，只能实现简单的介质通道形态/路径。较为复杂的通道容易造成介质流动阻力增大和流动死区的现象，导致热交换率大幅降低。

而热交换器在传统制造方式上的这些阻碍用3D打印/增材制造技术可以得到有效解决。

3D打印/增材制造技术的优势
关键热交换结构不再局限于翅片形态，工作区域的形态也可以由简单的方型变成配合设备/零件的包裹型结构；零部件可一体成型而无需大量的焊接工艺，且整体结构更为轻便。

介质通道可以伴随零部件一体成型，具备路径复杂、接触面大、热交换率高等优势。

典型应用案例
I  用于纺织机械的加热板

欧瑞康增材制造解决方案：

材料： AlSi10Mg
该材料具有良好的导热性能、较好的力学性能和轻量化特性；
设计：DFAM（面向增材的设计）
在设计上结合了需求和增材制造工艺的特性，不仅易于成型，更具有优秀的导热能力；
工艺：LPBF（激光粉床熔化工艺）
尺寸精度高，力学性能好、工艺稳定；

加热板剖面图

加热板流道结构

效果：
产品性能优异：流道截面小，表面积大
实现了传统工艺无法成型或因成本过高望而却步的设计
单件制作周期短
工艺链简单

加热板3D打印实物

I 用于赛车的电池冷却板

欧瑞康增材制造解决方案：

为热交换和流量的优化进行了CFD仿真
拓扑优化结构
该双螺旋内部结构无法利用传统机加工只能用增材制造成型

效果：
传热效率是管道结构的3.75倍，具有优异的冷却性能
压力损失是管道结构的1/12
与传统解决方案相比，在提升性能的同时减少了零件数量，减轻了部件总体重量