3D 打印热交换器：纯铜与铝

铜：导热之王

紧凑、高度复杂的热交换器的生产是金属 3D 打印的旗舰学科之一。经过数学优化的晶格结构（例如三周期最小表面 - TPMS，例如陀螺仪）以最小的体积和压降最大化表面积。但设计只是成功的一半——材料的选择决定了最终的效率。

从历史上看，铝 (AlSi10Mg) 因其出色的红外激光 (1064 nm) 打印性能而成为首选材料。经过适当的热处理后，铝的固体导热率约为 130 至 160 W/(m·K)，并以其低比重而令人印象深刻，这使其成为航空航天应用的理想选择。

纯铜在AM领域的突破

纯铜的导热系数约为 390 至 400 W/(m K)，是铝的两倍多。问题是：纯铜反射了标准红外激光器 90% 以上的激光能量，并立即消散了剩余的吸收热量。长期以来，稳定的熔池几乎不可能创建。

直到最近推出带有绿色激光（515 nm）或蓝色激光（450 nm）的机器才带来了突破。在这些波长下，铜极其有效地吸收激光能量。这意味着现在可以打印高密度纯铜热交换器，其导热性能远远优于所有其他增材制造金属。

铝或铜 - 选择哪一个？

• AlSi10Mg：轻质结构是重中之重的应用（例如无人机、航空航天）和热要求适中的应用的选择。此外，印刷工艺更加成熟且更具成本效益。
• 纯铜/CuCr1Zr：对于具有极端热负载的高端应用是强制性的，例如高性能电子产品的散热器、服务器区域的 CPU 水冷却器或火箭发动机的燃烧室。

趋势显然是向特殊铜合金发展。如果您正在寻求最大效率，那么使用绿色或蓝色激光进行铜打印是没有办法的。