與典型的金屬散熱器相比，相變材料的散熱器能夠增加每體積/質量的熱容量。通常要制造相變材料的散熱器，除了釬焊內部金屬材料（例如泡沫鋁）之外，密封過程還需要兩個金屬殼的釬焊。不僅如此，釬焊操作昂貴并且帶來了潛在的泄漏可能。美國的大型國防合約商雷神公司正在開發通過3D打印增材制造的方法來實現相變材料（PCM）散熱器的制造。

成本更低且更堅固

     這款散熱器的基本結構包括下殼、上殼和內部矩陣。通過增材制造技術將下殼，上殼和內部矩陣結構做為單一組件制造出來。內部矩陣被設計成放置相變材料的空間。增材制造工藝使得單個部件集成在一起制造出來。結果是通過3D打印的散熱器的制造成本較低并且比傳統的散熱器更堅固。不僅如此，其內部矩陣可以具有更復雜的設計，以解決諸如高功率密度部件散熱的特定問題。

圖：散熱器殼

圖：相變材料剖面圖

圖：矩陣部分

    雷神公司所設計的內部矩陣可以具有任何類型的三維形狀，包括非對稱/或非矩陣的設計。這種可定制的復雜設計，是傳統加工技術所無法實現的。而這樣的散熱器的應用場景很多，可以應用到商業電子設備或需要管理熱能的任何其他合適的應用中。

      導熱材料（例如銷或板）的橫截面可以是不變的或根據增材制造技術所實現的矩陣形狀而變化，不如說可以是沙漏形的銷或板。再或者，每個銷或板可以獨立設計，每個都具有任何所需的形狀。因此導熱材料可以是包括任何合適的簡單或復雜的三維形狀，包括傳統加工技術不可能實現的曲率形狀。

Review

        3D打印在散熱器的制造方面當前主要存在幾種思路：一種是文中所提到的替代釬焊并結合相變材料的使用，一種是實現十分復雜的幾何形狀。實現十分復雜的幾何形狀方面例如雙曲線交叉纏繞的應用，當然更為典型的是點陣結構的應用。這是一種形狀十分復雜的散熱器，其設計的核心理念是通過復雜的幾何形狀提供了多達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，不僅改善了熱交換器的效率，同時使壓力損失最小化并改善了傳熱系數。

      不少公司進行了通過點陣結構進行散熱的商業化努力，其中包括HiETA Technologies與Delta Motorsport合作設計和制造的用于微型燃氣渦輪系統的并流換熱器。另外一家典型的公司是Conflux，這家公司正在使用粉末床熔融金屬3D打印技術制造創新型汽車熱交換器。他們開發了一種新型高效熱交換器ConfluxCore。其中一個典型的設計在不增加體積的情況下，增加了表面積，與此同時，3D打印部件的壓降減少了三分之二，交換器的尺寸減小了55毫米，重量減輕了22％。這種功能集成化的設計，還減少了熱交換器所需的部件和對焊接的需求。

此前，菲亞特克萊斯勒(FCA汽車集團）還與McMaster大學建立了一項合作，目標是設計一種新的鋁制汽車散熱器，這個項目的重點就在于應用點陣結構的組合，這些結構帶來良好的對流熱交換性能，并且可以實現可觀的減重結果。這個項目開發的帶有點陣結構的3D打印散熱器，比FCA集團生產的汽車中使用的汽車散熱器更輕，并且還可以保證其性能。

      而究竟3D打印將在熱交換器的產業化方面達到怎樣的影響力和覆蓋面，這不僅僅取決于3D打印設備，材料的價格，還取決于工藝質量是否能夠達到一致可控，以及標準與認證的完善，而最重要的是如何從設計端獲得以產品功能實現為導向的正向設計突破。