飛機(jī)的現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量必須以某種方式從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞出去。散熱器提供了一種將熱量從這些發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞出去的方法。Unison Industries正在開發(fā)一種新型的散熱器，這種散熱器包括第一流體入口的第一歧管和限定第二流體入口的第二歧管。

這是一種形狀十分復(fù)雜的散熱器，其中，第一組雙曲線流動(dòng)通道包括一組分叉流動(dòng)通道，其中包括多個(gè)鞍形點(diǎn)，在該鞍形點(diǎn)處，該組第一分叉流動(dòng)通道中的兩個(gè)沿著一個(gè)平面漸近地會(huì)聚，然后在正交平面上漸近地發(fā)散。第二組雙曲線流動(dòng)通道與第二流體入口流體連通。

第二組雙曲線流動(dòng)通道也包括一組分叉流動(dòng)通道，其中包括多個(gè)鞍形點(diǎn)，在該鞍形點(diǎn)處，該組第二分叉流動(dòng)通道中的兩個(gè)沿著一個(gè)平面漸近地會(huì)聚，然后在正交平面上漸近地發(fā)散。第一分叉流動(dòng)通道的至少一部分和該組分叉第二流動(dòng)通道的至少一部分交織在一起。

Unison Industries所開發(fā)的這款熱交換器是設(shè)置在飛機(jī)的航空電子設(shè)備底盤中。不過其設(shè)計(jì)原理理論上可以在任何需要或利用熱交換器或?qū)α鳠醾鬟f的環(huán)境中具有普遍適用性，例如在飛機(jī)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)。此外，還可以拓展到非飛機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，以及其他移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)，商業(yè)和住宅應(yīng)用。

其設(shè)計(jì)的核心理念是通過復(fù)雜的幾何形狀提供了多達(dá)50％或更多的散熱效率。此外，雙曲線，分叉和相互纏繞的幾何形狀提供更大的傳熱系數(shù)，不僅改善了熱交換器的效率，同時(shí)使壓力損失最小化并改善了傳熱系數(shù)。

無(wú)疑，3D打印是實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀制造的絕佳技術(shù)。熱交換器可以通過增材制造來(lái)制造，例如直接金屬激光熔融技術(shù)或直接金屬激光燒結(jié)技術(shù)。通過增材制造可以快速準(zhǔn)確地制造設(shè)計(jì)中的阻擋結(jié)構(gòu)。此外，可以將阻塞結(jié)構(gòu)圖案化為與特定熱交換器組件所需的一樣大或小。

類似地，通道的非水平取向可以在增材制造期間提供有效的粉末排空，并且可以最大化構(gòu)造質(zhì)量和最小化表面粗糙度。除此之外，還可以改善強(qiáng)度，格子結(jié)構(gòu)或準(zhǔn)格子結(jié)構(gòu)在熱交換器內(nèi)提供了改進(jìn)的強(qiáng)度。另外，具有正交定向的多組分叉流動(dòng)通道也為熱交換器提供了改進(jìn)的結(jié)構(gòu)完整性。

Review

在飛機(jī)的熱交換器的制造方面，可以說市場(chǎng)上已經(jīng)存在不少案例。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場(chǎng)觀察，這其中包括2015年3D Systems公司與America Makes、霍尼韋爾公司、賓州創(chuàng)新材料加工中心的合作，他們與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）簽訂了一項(xiàng)價(jià)值130萬(wàn)美元的新合同，3D Systems公司的選擇性激光熔融技術(shù)將用于先進(jìn)的飛機(jī)熱交換器制造。當(dāng)時(shí)3D Systems稱這將徹底改變噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的制造，同時(shí)還將進(jìn)一步將3D打印技術(shù)帶入換熱器市場(chǎng)，這是一個(gè)數(shù)十億美元的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。3D Systems公司不僅為美國(guó)空軍提供創(chuàng)新的、高性能熱交換器，而且將提供部分強(qiáng)度、耐壓性和性能等方面的重要數(shù)據(jù)。

而究竟3D打印將在熱交換器的產(chǎn)業(yè)化方面達(dá)到怎樣的影響力和覆蓋面，這不僅僅取決于3D打印設(shè)備，材料的價(jià)格，還取決于工藝質(zhì)量是否能夠達(dá)到一致可控，以及標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證的完善，而最重要的是如何從設(shè)計(jì)端獲得以產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)為導(dǎo)向的正向設(shè)計(jì)突破。