本
文
摘
要
热交换器是在流体之间传递热量的装置，广泛用于制冷系统、燃料电池等领域。据华经产业研究院报告，2020年全球热交换器市场规模约664亿美元，预计2023年将超过700亿美元，同比增长2.47%。其中，中国热交换器行业从2015年的771亿元提升至2020年的1318亿元，期间年均复合增长率为11.32%。
传统的热交换器使用钎焊、焊接等方法将不同翅片定向连接组合，由于其材料薄、尺寸小，且接缝部位必须防漏，内部高度复杂的流体通道增加了制造难度和泄漏风险。随着全球气候变暖和消费电子、汽车等行业的飞速发展，热量损耗及管理越发引起行业重视，其制造也趋向于紧凑型、高效性、模块化以及多材料的发展趋势。
（传统制造的各种热交换器）
（傅里叶导热公式）
上式中：T表示温度，A是导热方向截面积，k是导热系数。可以看出，导热系数和导热截面积是影响传热效率的两个关键变量。其中导热系数取决于材料本身性能，而通过最大化用于传递热量的表面积、最小化热交换器的壁厚，其导热性越好。在选定材料的基础上，表面积、壁厚和流道设计的择优分布可以带来最佳的散热效果。
通过增材制造形成的异形点阵晶胞结构，可最大化表面积来提高热交换效率，以及重量、体积、制造成本的降低，大幅提升热交换器性能。目前异形点阵晶胞结构的主流增材制造技术是SLM，但基于其工艺路线特点，对于复杂内腔结构需要添加辅助支撑及较差的表面粗糙度，打印的最小壁厚和最小间隙分别只有0.2mm和0.5mm；更重要的，SLM技术的打印效率低，远远无法满足热交换器批量生产需求。
（通过SLM技术成型的典型热交换器）
共享智能装备有限公司推出的粘结剂喷射金属3D打印系统，较其它制造技术具有更高精细度和更高表面质量的优势，特别适用于异形、结构一体化、薄壁翅片、微通道及复杂形状点阵结构加工，可实现最小壁厚0.1mm、最小间隙0.14mm的微细点阵结构打印。经对比：通过BJ技术制造的晶格结构紧凑型换热器原型系统的效率比传统热交换器高 55%，而尺寸只有其10%。
对于热交换器的批量制造来说，BJ技术从“点”跨越至“面”打印，打印效率大幅提升（可达10倍以上），其大幅增长的生产效率完全满足热交换器的批量生产需求，并带来成本的降低。随着BJ技术的不断成熟与革新，热交换器的效率在提升、重量在减轻、成本在下降，在未来，我们坚信BJ技术会带给热交换行业更高的传导效率和更大的收益。
