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iTherM2025 | 液冷板与微通道散热器3D打印全景报告

文章核心观点 - 增材制造(3D打印)技术通过实现传统工艺无法制造的复杂内部几何结构(如随形冷却通道和微通道),为应对AI算力、高性能计算、电动汽车等领域日益严峻的热管理挑战提供了革命性解决方案 [1][5] - 该技术不仅显著提升散热组件性能,还通过优化生产流程、提高材料利用率和缩短制造周期,带来全生命周期的成本优势,正在从原型制造向广泛的工业应用渗透 [7][8][35] 增材制造的技术优势 - 实现从“线性冷却”到“随形冷却”的革命,冷却通道可完全贴合模具或发热体的复杂曲面,消除冷却盲区和热点,使注塑件生产周期缩短20%至30% [6] - 设计的复杂内部结构能极大增加换热表面积,优化流体流动,例如Alloy Enterprises的冷板可使压降降低多达10倍,直接金属激光烧结制造的热沉性能比传统件提升20%至50% [5][8] - 作为近净成形技术,将材料利用率从传统减材制造的不到45%提升至接近85%,并通过均匀冷却将模具寿命延长20%至30% [8] 增材制造的经济效益 - 尽管金属3D打印设备初始投资较高(如一台约500万元),但长期成本优势显著,SLM Solutions与CellCore合作将火箭发动机推力室生产时间从半年缩短至不到5天,华曙高科案例显示交期从数月缩至15-20天且成本降低高达75% [8] - 一体化成型工艺消除了传统焊接接头,从根本上解决漏液风险,并降低装配成本 [7][15] 主要技术路线概览 - 粉末床熔融是常见工业级金属3D打印技术,适用于中大型液冷组件 [10] - 叠层锻造是Alloy Enterprises的专利工艺,通过层叠和扩散键合生产无焊缝的一体式零件 [10] - 投影显微立体光刻可实现微米级超高分辨率打印,用于制造超高精度的微流体组件 [10] - 电化学增材制造等新兴技术也在发展,如Fabric8Labs的ECAM技术制造的微网格样板热性能提高1.3°C/100W,表面积增加900%以上 [31] 相关企业及其解决方案 - 希禾增材:中国首家专注绿激光金属增材制造,解决纯铜等高反金属材料打印难题,适用于数据中心、新能源汽车等领域 [10][11] - 铂力特:全球金属增材制造龙头,其液冷板热交换效率提升20%,流阻降低60%-70%,支持复杂仿生流道设计 [13] - 易欧司光电:采用金属粉末床熔融技术制造液冷板,实现仿生微通道等复杂内部结构,适用于超算中心和新能源汽车 [15] - 精研科技:拥有3D打印液冷歧管技术,能降低成本50%,技术可迁移至AI服务器 [17][20] - Alloy Enterprises:独创叠层锻造工艺,制造的结构可实现压降降低最多10倍的热性能突破 [24] - 3D Systems:为NVIDIA A4000 GPU设计一体化散热器,微通道厚度0.3mm,热阻降低40% [26] - Fabric8Labs:专有电化学增材制造技术,其3D微网格设计显著增加表面积并改善散热 [31]