숨겨진 보석: 3D 프린팅 방열판

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지난 몇 년간 3D 프린팅 방열판 관련 기사를 이미 보셨을 것입니다. 하지만 방열판은 각주일까요, 아니면 우리의 미래일까요? 2016년에 ORNL은 "전자 제품의 전력 밀도가 증가하려면 더 효율적인 방열판이 필요하며 간단한 열 어닐링 프로세스와 결합된 적층 제조가 설계자가 이러한 목표를 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다."라고 말했습니다.

그런 다음 연구소는 더 나은 알루미늄 방열판을 만들기 위한 유전자 알고리즘을 선보였습니다. 저렴한 금속 인쇄 스타트업 ValCun은 구리와 알루미늄 분야에도 중점을 두고 있습니다. CERN에는 3D Systems가 제공하는 3D 프린팅 쿨러 바가 있습니다. TCPoly와 같은 회사에서는 플라스틱 방열판에 전도성 폴리머 필라멘트를 사용하기를 원합니다.

이 백서에서는 FDM ABS 방열판의 성능을 확인할 수 있습니다. 2015년의 이 경우 초기 프로토타입이 FDM으로 3D 프린팅되었으며 파우더 베드 융합 방열판용 테스트 장비의 부품을 만드는 데에도 FDM이 사용되었음을 알 수 있습니다. 또 다른 예로 물결 모양 핀 디자인의 열 교환기 인서트도 ABS와 FDM을 사용하여 제작되었습니다. 이 경우 ABS 3D 프린팅은 '개인용 냉각 의류'를 만드는 데 부분적으로 사용되었습니다.

퍼듀 대학교(Purdue University) 학생들은 인공호흡기와 호흡에서 영감을 얻은 고성능 방열판을 포함해 세 가지 다른 구성 요소로 열 전달을 최적화한 상어 지느러미 스타일 방열판을 만드는 방법을 선보였습니다. 방열판은 컴퓨터 프로세서용으로 제작되었지만 더 넓은 응용 분야를 쉽게 상상할 수 있습니다.

이 문서에서는 기존 제품보다 성능이 뛰어난 LED 조명용 방열판의 다양한 설계에 대해 자세히 설명합니다. 논문에서는 "수치적 및 실험적 결과가 잘 일치하며 얻은 설계가 격자 형상보다 21% 이상 성능이 뛰어나 기대 수명이 두 배로 늘어나고 운영 비용이 50% 감소한 것으로 나타났습니다."라고 밝혔습니다. 토폴로지에 최적화된 3D 프린팅 부품을 사용한 실험에서 상용 냉각 솔루션의 성능이 더 뛰어나다면 이는 산업용으로 활용될 가능성이 높다는 의미입니다.

이 IEEE 논문에서는 최적화된 MOSFET에 탄화규소가 어떻게 사용되었는지 확인할 수 있습니다. 여기서는 유사한 공랭식 방열판 설계를 전기 자동차 애플리케이션에 대해 테스트했습니다. 이 경우, 높은 열 유속 마이크로 전자공학의 열 관리를 위한 고성능 수냉식 마이크로 방열판이 설계, 제작 및 테스트되었습니다. 방열판 설계는 다중 금속 전착 적층 제조 공정을 활용하여 복잡한 흐름을 생성합니다. 전통적인 공정으로는 제작이 불가능합니다." FINJET 열교환기는 첨가제와 미세유체공학을 결합하여 다른 방식으로는 만들 수 없는 새로운 잠재적 열교환기 및 방열판에 생명을 불어넣습니다.

그러나 이는 실험실 쥐뿐만이 아닙니다. 독일 회사 IQ Evolution은 2006년부터 수냉식 및 파우더 베드 융합으로 만든 기타 방열판을 3D 프린팅해 왔습니다! 이 회사는 고유한 시리즈 "IGBT, MOSFET, 인덕터, 전원 모듈, 트랜지스터, 커패시터, PCB 냉각, 다층 보드, 인쇄 PCB"를 만들 수 있습니다. 또한 그들의 공정을 통해 우리는 이제 독일에서 최적화된 방열판을 생산할 수 있습니다.

흐름 응용 분야 및 매니폴드와 유사하게 방열판의 최적화된 형상은 산업 사용자에게 이점을 제공할 수 있습니다. 열적으로 최적화되고 최상의 흐름, 형상 및 구조를 제공하는 방열판을 현재 만들 수 있습니다. 게다가 이러한 구조는 대량 생산된 구조보다 질량이 더 작거나 부피가 훨씬 작을 수 있습니다. 최고 수준의 애플리케이션에서는 고유하거나 맞춤형 방열판을 이미 찾을 수 있습니다. 방열판을 3D 프린팅하는 것은 부품이 전통적으로 방열판이나 튜브와 결합될 때 특히 유용할 수 있습니다. 3D 프린팅은 최종 조립의 부품 수를 줄이거나 프로세스 단계 수를 줄이는 데에도 사용할 수 있는데, 이는 예를 들어 Six Sigma 환경에서 유용할 수 있습니다. 기존 방열판보다 가격이 비싸지만, 추가 기능을 사용하면 새로운 디자인과 반복 작업을 더 빠르게 수행할 수 있습니다.