SEPA EUROPE 和 APWORKS 正在合作開展一個聯合項目。目標是實現更高的單位體積冷卻能力。SEPA EUROPE 的 HXB 系列芯片冷卻器 - 緊湊型風扇/散熱器- 包括一個針翅式散熱器 （Kühligel） 和一個合適的安裝風扇。這種價格極具吸引力的組合非常理想，可為許多應用提供足夠的冷卻能力。然而，SEPA EUROPE 的開發工程師并不滿足，而是繼續推進他們的想法，最終標志著 3DQler 的誕生。

是時候改進解決方案了

中小數量的特殊應用，在每個安裝空間累積的冷卻能力方面真正達到了極限。冷卻的標準解決方案不再足夠。需要改進 HXB 的解決方案。然而，風扇作為一個有源組件是不受歡迎的。但為什么會這樣呢？

值得考慮

根據環境溫度 40°C 計算，當今現代風機的統計使用壽命至少為 40000 小時（hypro 軸承，L10）甚至 70000 小時（球軸承，L10）。假設電子設備的典型使用壽命約為 8 年，那么風扇在連續運行且環境溫度持續較高的情況下的預期使用壽命實際上是其四倍。在現代冷卻概念中幾乎沒有理由不使用風扇，特別是因為涉及主動冷卻的安裝空間的結構自由度是巨大的，因此可以降低成本。因此，值得重新考慮這種方法。

優化的散熱片

研究開始于散熱器及其材料，并以新想法進行了首次測試。然而，對改進的 HXB 冷卻器的第一次測量顯示，冷卻能力沒有顯著變化。參觀展覽提供了決定性的動力。它標志著 SEPA EUROPE 與 APWORKS 合作的開始。APWORKS 的金屬 3D 打印（增材制造），首次允許考慮生產更復雜的散熱器，進而實現改進的 HXB。

全新的可能性

APWORKS 在隨后的模擬中設計了四個不同的概念，這些概念都基于 3D 打印的散熱器。這個過程實現了全新的設計可能性。通過成型制造散熱器的自由度與以往一樣好且價格合理，但它限制了增加用于冷卻目的的表面并因此對其進行優化的范圍。從四種不同的模擬結果中，選擇并生成了兩種具有復雜 3D 結構的解決方案，用于實驗室的后續測量。APWORKS 隨后優化了生產平臺上散熱器的布置，以便在批量生產中使用 3D 打印時將價格保持在可接受的水平。

標準化測量設置

SEPA EUROPE GmbH 實驗室中的測試設置基于我們自己的標準化測量設置，以便獲得與之前標準針翅式散熱器設置相比的值。電熱源模擬功率耗散。熱元件插入銅散熱器側面的一個小孔中，用于測量系統溫度。

圖 1：測量設置

散熱器（圖 2）和風扇作為一個系統一起保證了 1.5 K/W 的典型熱阻。

圖 2：標準散熱器（HXB 冷卻器）

3D 打印散熱器（圖 3）和風扇作為一個系統一起保證了 1.07 K/W 的典型熱阻。

圖 3：3D 打印的新型散熱器

驚人的結果

測量結果表明，在相同外形尺寸和相同風扇的情況下，針對 3D 打印工藝優化的芯片冷卻器比之前在冷成型工藝中制造的模型效率高約 30%。毫無疑問，由于巨大的表面擴大，可以從物理角度合理解釋的結果引起了一些驚喜。就安裝空間相同的優化而言，期望更加低迷。

排除材料斷裂

隨后改進了風扇的安裝技術。印刷散熱器的材料特性顯示出明顯比擠壓部件更硬的結構。為了進一步使用專為 SEPA EUROPE 生產的螺釘，必須調整螺釘的固定裝置以避免材料斷裂。為此，在選擇最佳解決方案之前，設計、3D 打印和測試了四個不同的安裝點。

考慮生態要求

在過去幾年中，SEPA EUROPE 擴大了其用于嵌入式系統中電子元件冷卻的產品范圍。還考慮了生態要求，因為不僅可以在具有相同或改進效果的情況下顯著減少電力輸入，而且還可以減少原材料的使用。“熱點”的冷卻通常是小型設備的問題，而不是所有組件產生的熱量的消散。被動冷卻需要的散熱器體積大約是風扇支持冷卻的五倍，并且在可用的有限空間中幾乎無法容納。得益于現代主動冷卻，設備總體上可以更小、更輕、更便宜，而不會犧牲質量。這是通過生產大量改進的軸向、徑向和徑向風扇和新的、單獨設計的散熱器和附件。與此同時，這些新組件中的許多都是標準化的并且有現貨，但經驗表明，客戶特定的版本通常是不可避免的。

為個別應用提供更大的靈活性

散熱器的增材制造顯示出其巨大的優勢，特別是在滿足客戶特定設計的要求方面。使用 3DQler 的選擇性激光熔化技術制造的散熱器可以在盡可能短的時間內單獨調整和打印，無需額外費用。這種靈活性與可用的眾多風扇相結合，使我們能夠設計出適合每種應用的冷卻解決方案。

審核編輯：郭婷