以鯊魚皮為靈感，普度大學(xué)團隊設(shè)計的3D打印散熱器獲獎

2020年8月12日，南極熊從外媒獲悉，普渡大學(xué)的一個機械工程學(xué)生團隊設(shè)計了一個高效的3D打印散熱器，這款以鯊魚皮為靈感的設(shè)計在虛擬學(xué)生散熱器設(shè)計挑戰(zhàn)賽中獲得了第一名。

△普渡大學(xué)3D打印散熱器的早期迭代，圖片來自普渡大學(xué)

這是一項由ASME K-16委員會和電氣與電子工程師協(xié)會（IEEE）組織的美國大學(xué)競賽，挑戰(zhàn)賽還得到了全球企業(yè)集團GE的支持和贊助。

散熱器設(shè)計挑戰(zhàn)賽

該設(shè)計挑戰(zhàn)賽為參賽者提供理論熱源和尺寸，讓他們設(shè)計一個可3D打印的散熱器--一種將熱量從電子元件上轉(zhuǎn)移出去以保持其冷卻的裝置。大賽舉辦方將根據(jù)他們的設(shè)計去除熱量的能力、總制造成本以及生產(chǎn)所需的原材料數(shù)量進行評判。

普渡大學(xué)團隊的博士生Soumya Bandyopadhyay表示："擁有高性能電子設(shè)備的關(guān)鍵是讓它們保持低溫。在過去的十幾年里，快速成型制造使我們能夠提出新的先進熱解決方案的創(chuàng)新設(shè)計。"

第一階段比賽結(jié)束后，前六名團隊將他們的設(shè)計在GE Additive Concept Laser M2 3D打印機上用鋁材進行了3D打印。隨后，這些散熱器在俄勒岡州立大學(xué)的受控條件下接受了測試，看看它們的真實性能是否與模擬結(jié)果相符。

塵埃落定后，普渡大學(xué)的工程師們獲得了勝利。他們的設(shè)計比預(yù)期的要好，成本比最初想象的要低，甚至在減少鋁的使用量方面做得很好。

普渡大學(xué)的設(shè)計

普渡大學(xué)團隊的四位工程師包括：Soumya Bandyopadhyay、Julia Meyer、Adeline Naon和Saeel Pai，早在一月份就開始了他們的設(shè)計工作。最初的幾天是用紙筆進行頭腦風(fēng)暴，團隊決定從大自然中汲取靈感。就在那時，他們確定了以鯊魚皮為靈感的幾何形狀作為他們的散熱器。

鯊魚皮的表面紋理非常有特色，它的特點是有數(shù)百萬個被稱為小齒的微觀尖狀突起，每個小齒都在減少阻力方面發(fā)揮著自己的作用，因此鯊魚能夠在較小的水阻力下游泳。由于流體動力學(xué)定律適用于液體和氣體，普渡大學(xué)的工程師們在設(shè)計的壁面上添加了類似小齒的形狀。這具有減少壓降和誘導(dǎo)空氣混合的效果。

工程師們還在其散熱器的前部和后部添加了受F1啟發(fā)的漩渦發(fā)生器。這些 "漩渦 "有意在設(shè)計主體中產(chǎn)生湍流，最大限度地提高了空氣顆粒之間的熱傳導(dǎo)。最后，為了將熱空氣從散熱器中排出，學(xué)生們在兩個漩渦發(fā)生器之間實現(xiàn)了一個 "呼吸器部分"。呼吸器類似于人類肺部的氣囊，從周圍環(huán)境中吸收冷空氣，并通過穿孔的坡道排出熱空氣。

△散熱器（最終設(shè)計）吸入冷空氣，排出熱空氣，對其下方的電子元件進行冷卻，圖片來自普渡大學(xué)。

編譯自：3dprintingindustry