Les dissipateurs thermiques sont un élément très important pour garder les composants chauds au frais. Il peut inclure un ventilateur ou à l’aide de différents autres moyens, les dissipateurs thermiques garantissent que les pièces chauffantes peuvent fonctionner longtemps sans brûler.
Alors, où pouvons-nous utiliser l’utilisation de ces composants ? Les dissipateurs thermiques sont largement utilisés dans les ordinateurs portables, les ordinateurs, les appareils d’éclairage, les avions et de nombreux autres appareils.
Nous nous sommes déjà engagés dans de nombreux processus de fabrication de dissipateurs thermiques traditionnels. Cependant, la bonne nouvelle est que nous pouvons également imprimer en 3D un dissipateur thermique.
Cela aiderait à optimiser la conception de ces composants pour de meilleurs résultats. Et, en même temps, ceux-ci pourraient être rendus plus légers et plus petits.
L’impression 3D est devenue une excellente alternative pour de nombreuses applications. Il existe des niches où l’impression 3D a remplacé les méthodes conventionnelles par de meilleurs résultats.
Et, il se développe plus rapidement pour apporter plus de modifications aux flux de travail déjà existants dans différentes industries. Lorsqu’on parle de petites pièces, comme les dissipateurs thermiques, les spécifications de conception sont très précises.
Et, l’impression 3D excelle réalise des pièces qui ont besoin d’exactitude et de précision.
C’est la raison pour laquelle de nombreuses institutions et experts recherchent des moyens d’améliorer le rendement global des dissipateurs thermiques pour les rendre encore plus efficaces et fiables.
Voyons comment imprimer en 3D un dissipateur thermique et quelles sont les différentes considérations à prendre en compte pour obtenir le résultat souhaité.
Quels sont les types de dissipateurs thermiques ?
Il existe deux types standard de dissipateurs thermiques. L’un est le dissipateur thermique actif et l’autre est le dissipateur thermique passif. Les dissipateurs thermiques actifs fonctionnent avec une alimentation électrique et incluent souvent un ventilateur de leur conception.
Au contraire, les dissipateurs thermiques passifs ne possèdent pas de composants mécaniques. Habituellement, ceux-ci sont faits de métaux tels que l’aluminium pour utiliser le concept de la convention de dissipation de la chaleur.
Appareils utilisant des dissipateurs de chaleur
Maintenant que vous avez une idée de ce que sont les dissipateurs thermiques, passons à leur utilisation. Ces composants sont largement disponibles pour diverses applications.
Seulement dans un ordinateur, différentes parties utilisent un dissipateur de chaleur pour rester au frais et fonctionner. Par exemple, CPU, carte vidéo, mémoire, disque dur, alimentation et bien d’autres.
En dehors de cela, les dissipateurs thermiques sont couramment utilisés pour les appareils d’éclairage, les avions, etc.
Peu d’études récentes sur le dissipateur thermique d’impression 3D
Les dissipateurs thermiques garantissent une durée de vie plus longue pour divers appareils, y compris les luminaires. Habituellement, ceux-ci sont fabriqués à l’aide de matériaux ayant une conductivité thermique élevée.
Par exemple, le cuivre, l’aluminium, etc. Le rôle de ces composants est de conduire la chaleur des appareils chauffés et de la détourner vers leurs extrêmes. Une fois que la chaleur a touché les extrêmes, elle atteint enfin l’air qui circule au-dessus.
L’ensemble du processus est extrêmement crucial pour la longévité des appareils qui chauffent lors d’une utilisation continue. Et, il est assez évident que les dissipateurs de chaleur ne sont pas seulement une pièce de rechange, mais contribuent énormément à l’ensemble de la conception interne de ces appareils.
Par conséquent, les chercheurs ont essayé de trouver le potentiel de l’impression 3D dans la conception de la meilleure version de dissipateurs thermiques que nous avons déjà.
Dans une étude récente de deux contributeurs différents, de nombreux faits ont été analysés. Pour résumer : pouvons-nous imprimer en 3D un dissipateur thermique ? La réponse est oui. Mais qu’est-ce que cela impliquerait et comment pouvons-nous le faire?
Des experts américains, ainsi que des chercheurs européens, ont testé quelques conceptions pour conclure que les dissipateurs thermiques imprimés en 3D ne sont pas seulement plus légers et plus petits, mais bien plus efficaces. Les dissipateurs thermiques conventionnels ne peuvent pas du tout offrir de tels avantages.
Il existe deux projets travaillant pour la même cause, prouvent conjointement que l’on peut facilement imprimer en 3D un dissipateur thermique. Un projet a été réalisé au Oak Ridge National Laboratory et l’autre à l’Université du Tennessee à Knoxville.
L’une des études estime que les dissipateurs thermiques en aluminium imprimés en 3D peuvent non seulement correspondre, mais même remplacer la conductivité thermique appartenant au dissipateur thermique standard en aluminium.
Ce dernier a mis au point des algorithmes génétiques utilisant la liberté de formes complexes possible avec l’impression 3D pour concevoir des dissipateurs thermiques. Ceux-ci sont sûrs de fonctionner mieux que leurs homologues conventionnels.
Dissipateur thermique d’impression 3D : avantages et limites
Nous savons que l’impression 3D a ses propres avantages et inconvénients, en particulier lors de l’impression avec des métaux.
Et, lorsqu’il s’agit de dissipateurs thermiques, où les performances dépendent beaucoup de la conception du composant, il faut rechercher les avantages et les inconvénients d’établir un lien entre l’impression 3D et la fabrication de dissipateurs thermiques.
Avantages
Comme nous le savons, l’impression 3D est une technologie de fabrication additive qui signifie que la matière est ajoutée et non soustraite. Par conséquent, en travaillant avec des métaux et en utilisant l’impression 3D, on pourrait réduire considérablement le gaspillage de matériaux.
Une autre raison importante pour laquelle l’impression 3D est utilisée pour la fabrication de dissipateurs thermiques est qu’elle pourrait aider à créer des conceptions complexes qui ne seraient pas possibles autrement.
Non seulement cela, cela pourrait également réduire le poids total de ces composants, les rendant plus légers mais plus solides et plus efficaces.
On peut imprimer en 3D un dissipateur thermique avec des pièces entièrement denses et permettant la plus haute précision des caractéristiques internes. Ce n’est pas possible avec la fabrication traditionnelle.
De plus, l’impression 3D est un choix très fiable. Il faudra peut-être au fabricant pour affiner la conception plusieurs fois pour obtenir le bon modèle en place.
Cependant, une fois cela fait, il ne reste presque plus de place à l’erreur. L’imprimante 3D concevra le composant sans aucun changement tout le temps.
C’est un grand pro de l’impression 3D. Et, pour un moindre changement, il suffit de changer la conception 3D et les pièces seraient améliorées à volonté.
Limites
Nous avons déjà beaucoup parlé des avantages. Cependant, il existe également quelques limitations. Et, vous ne devez pas les ignorer.
Avons-nous déjà pensé pourquoi l’industrie de l’éclairage est encore loin d’accepter l’impression 3D pour la fabrication de dissipateurs thermiques par rapport aux premiers utilisateurs, à l’aérospatiale et à l’automobile ?
En effet, l’impression 3D offre une meilleure précision et offre des résultats légers, mais manque de vitesse.
Les temps de construction peuvent être très élevés pour l’impression avec des métaux qu’il n’en faut pour construire des pièces avec des polymères plastiques. De plus, vous devrez peut-être tester plusieurs conceptions pour enfin trouver celle qui convient à vos besoins.
Cela compliquerait à nouveau l’ensemble du processus, rendant le flux de travail fastidieux et chronophage.
L’autre contrainte est le coût de l’impression 3D métal. Toutes les industries ne peuvent pas se permettre un dissipateur thermique d’impression 3D. Et, la production de masse est également un point d’interrogation à partir de maintenant.
Comment imprimer en 3D un dissipateur de chaleur ?
Avant de décider d’acheter un dissipateur thermique d’impression 3D, vous devez proposer une conception 3D appropriée. Et, il y a certains conseils que vous pouvez toujours garder vos manches lorsque vous travaillez avec l’impression 3D en métal (discuté plus tard).
Prenons l’exemple d’un dissipateur thermique pour ordinateur portable DIY pour comprendre le processus d’impression 3D.
Choisissez un design ou construisez vous-même : Il existe différents modèles disponibles sur Internet pour le dissipateur thermique pour ordinateur portable. Le support pour ordinateur portable de merthancioglu, le refroidisseur d’ordinateur portable imprimé en 3D et de nombreux autres modèles 3D sont disponibles en ligne. Vous pouvez soit utiliser l’un d’entre eux, soit créer le vôtre. Vous pouvez également apporter des modifications à ces conceptions pour quelques modifications.
Découpez le design : Utilisez le logiciel de découpage d’imprimante 3D pour créer un code G pour l’imprimante 3D. À l’aide du logiciel slicer, vous devez découper les couches pour l’impression.
Dissipateur thermique d’impression 3D : Vous pouvez transmettre le code G à l’imprimante 3D pour lancer l’impression. S’il y a des réglages à effectuer, comme le nivellement ou l’étalonnage du lit, vous devez les terminer avant de commencer l’impression. Une fois l’impression terminée, vous pouvez vérifier vous-même le fonctionnement du dissipateur thermique pour ordinateur portable DIY.
Que faut-il considérer lors de l’impression avec du métal ?
Comme mentionné précédemment, vous devez vous attendre à un certain nombre d’échecs avant de pouvoir perfectionner la conception, au cas où vous travailleriez à partir de zéro pour modéliser un dissipateur thermique.
Au milieu de tout cela, il y a peu de pièges habituels qui transforment les conceptions en cauchemar. Et ceux-ci peuvent facilement être exclus de votre processus d’impression 3D. En tenant particulièrement compte de ces contraintes, on peut facilement surmonter quelques-unes des erreurs courantes.
Les bonnes épaisseurs de paroi
Même s’il s’agit de métal, vous ne pouvez pas vous attendre à ce que des murs plus minces restent solides longtemps. Ceux-ci s’effondreront lors de l’impression sous leur propre poids.
Par conséquent, il faut s’assurer que les murs ne sont pas plus minces que 0,5 mm. Ce faisant, un pourcentage énorme de la bataille contre les tentatives infructueuses tombera déjà en votre faveur.
creux
Chaque imprimante 3D est différente avec des contraintes variables. Par conséquent, les limitations imposées pour les trous peuvent également différer. En dehors de cela, la limitation variera également en fonction des métaux utilisés, ainsi que de la conception des pièces.
Si vous vous fiez aux livres, vous ne devez pas inclure d’écarts inférieurs à 0,5 mm. Si les trous et les espaces sont plus petits, ils peuvent devenir susceptibles de fusionner avec les côtés et de remplir les espaces vides.
De plus, si vous envisagez de concevoir des espaces supérieurs à 10 mm, vous devez utiliser un support pour réussir la tâche.
Concevoir des surplombs
Encore une fois, les surplombs sont délicats. Et, si vous les incluez dans votre conception, vous ne devez pas dépasser la longueur maximale de 0,5 mm. De plus, les structures orientées vers le bas doivent avoir un chanfrein de forme concave (une forme convexe fera également l’affaire).
Utilisation du matériel d’appui
Habituellement, les structures de soutien ont deux objectifs. La première raison est de fournir une base pour accrocher des parties de la conception 3D à la plaque de construction. Et aussi pour la dissipation de chaleur.
Par conséquent, s’il y a des zones dans votre conception qui sont inférieures à 45 degrés. à partir d’une surface horizontale, il aurait besoin d’une structure de support. C’est la même chose avec tous les métaux que vous choisissez.
Utilisation de l’orientation des pièces
Vous devez savoir qu’avec l’impression 3D, les pièces créées auront des propriétés mécaniques variables ainsi que des orientations différentes. Par exemple, si vous considérez les plans X et Y, les pièces présenteront une résistance à la traction plus élevée que la direction Z.
C’est pourquoi il faut redoubler de prudence lorsqu’on décide de l’orientation de la pièce du modèle 3D. Cela devient encore plus important si vous imprimez une pièce qui doit subir divers degrés de tension et de pression.
De plus, l’orientation affecte également la finition de surface des pièces. La face attachée à la surface se retrouvera avec une finition de surface plus médiocre par rapport aux surfaces ouvertes, sans contact avec la surface d’impression.
Par conséquent, si vous imprimez un objet qui doit être impressionnant dans certaines zones, vous ne devez pas oublier de considérer l’orientation de la pièce. De plus, les supports finiront également par affecter la finition de surface des objets après leur retrait. Donc, vous devez aussi vous en occuper.
La conclusion
L’impression 3D a prouvé de temps en temps qu’elle ne va pas s’arrêter. Cela va continuer à changer notre façon de travailler et de concevoir des pièces.
Du médical à l’aérospatiale, la technologie a élargi ses applications et continuera de se développer. Il n’y a aucun moyen, on peut ignorer les divers avantages que la niche a à offrir.
C’est pourquoi apporter l’impression 3D pour améliorer les performances des dissipateurs thermiques ne semble pas très surprenant. Est-ce que c’est?
Comme nous le savons, les dissipateurs thermiques sont également un composant courant largement utilisé pour éviter que les composants électroniques et les pièces chauffées ne tombent en panne.
Dans un tel cas, trouver une conception appropriée qui pourrait non seulement augmenter l’efficacité de l’appareil dans son ensemble, mais pourrait également être facile à concevoir, est le besoin de l’heure.
De nombreux chercheurs y travaillent déjà. Et, espérons-le, nous trouverions plus d’industries, comme l’aérospatiale et l’automobile, se connectant à la cause plus tôt.
D’ici là, vous pouvez essayer de concevoir et d’imprimer en 3D un dissipateur thermique et explorer le début d’un nouveau futur prêt à embarquer bientôt.
