ToffeeX 與頂尖大學合作，革新散熱器設計，助力3D打印銅

2025年1月5日，南極熊獲悉，專注于物理驅動生成設計的公司ToffeeX與倫敦帝國理工學院(Imperial College London)和伍爾弗漢普頓大學(University of Wolverhampton)聯(lián)手，在散熱器設計方面取得了令人矚目的突破。這項成就不僅展示了創(chuàng)新技術的力量，也為未來的工程設計帶來了新的可能性。



改變熱管理的新方法
在 NATEP 和 Innovate UK 的支持下，“航空航天冷板多尺度優(yōu)化框架 (MOfAC) 項目”旨在徹底改變設計和模擬熱管理系統(tǒng)的方式。這個項目引入了一種全新的方法——多尺度建模框架，它能夠將復雜的系統(tǒng)分解成更小、更容易處理的部分，從而實現(xiàn)更快、更精確的設計和制造。

NATEP（National Aerospace Technology Exploitation Programme）
NATEP 是英國的“國家航空航天技術開發(fā)計劃”，旨在支持和促進航空航天領域的技術創(chuàng)新。該計劃專注于幫助中小企業(yè)（SMEs）開發(fā)新技術和產(chǎn)品，以增強英國在全球航空航天市場的競爭力。NATEP 通過提供資金和技術援助，鼓勵企業(yè)與學術機構合作，加速創(chuàng)新成果的應用和商業(yè)化。它特別關注能夠帶來顯著經(jīng)濟和社會效益的技術項目。

Innovate UK
Innovate UK 是英國政府下屬的一個公共機構，隸屬于商業(yè)、能源及產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）。它的主要使命是推動科學技術創(chuàng)新，促進經(jīng)濟增長。Innovate UK 通過資助研究項目、組織競賽以及提供咨詢服務等方式，支持企業(yè)和科研機構開展前沿技術研發(fā)。其目標是確保英國在各個行業(yè)保持領先地位，并通過創(chuàng)新解決社會面臨的重大挑戰(zhàn)，如氣候變化、健康問題等。Innovate UK 支持的項目涵蓋了廣泛的領域，包括制造業(yè)、醫(yī)療保健、能源、交通等。



傳統(tǒng)的計算流體動力學（CFD）雖然一直是熱管理中的重要工具，但存在一些局限性：

●高計算需求：復雜的模擬需要強大的硬件支持，并且處理時間較長。

●有限的設計迭代：由于處理速度慢，工程師無法快速測試多種設計方案。

●準確性權衡：為了節(jié)省時間，工程師有時不得不降低分辨率，這可能導致最終設計不夠理想。

MOfAC 項目通過多尺度建模解決了這些問題。它不是一次性對整個系統(tǒng)進行建模，而是將問題分解為更小、更易于管理的單元。這種方法不僅縮短了設計時間，還保持了極高的準確性。工程師可以更快地進行多次迭代，探索更多的設計可能性，找到最佳解決方案。

銅3D打印的革命
散熱器設計的一個關鍵挑戰(zhàn)是材料選擇。銅因其出色的導熱性能而成為理想材料，但傳統(tǒng)上難以用3D打印技術制造。伍爾弗漢普頓大學的研究團隊通過使用先進的激光粉末床熔合（L-PBF）技術和光束整形技術，成功克服了這一難題。

高純度銅具有極佳的導熱性，但它反射率高，容易氧化，這使得3D打印過程變得復雜。研究團隊通過改進激光技術和工藝控制，提高了能量吸收率，確保了材料的質量。這意味著現(xiàn)在可以用3D打印技術制造出高性能的銅部件，這對散熱器設計來說是一大進步。

伍爾弗漢普頓大學制造技能精英中心 (ECMS) 和工程創(chuàng)新與研究中心 (CEIR) 主任 Arun Arjunan 教授表示：“與 ToffeeX 和倫敦帝國理工學院的合作，推動了 L-PBF 銅打印和散熱器設計的突破。我們將繼續(xù)開發(fā)創(chuàng)新解決方案，以滿足各行業(yè)對高效熱管理系統(tǒng)日益增長的需求。”

多尺度建模的優(yōu)勢
多尺度建模帶來的優(yōu)勢不僅僅在于提高效率，還包括：

●計算效率：減少了對高性能計算機的需求，降低了成本并加快了設計周期。

●卓越性能：采用多尺度框架設計的散熱器不僅散熱效果更好，而且更加耐用，適用于各種高科技領域，如氫燃料電池、先進電子產(chǎn)品和航空航天冷卻系統(tǒng)。

●可持續(xù)性：通過優(yōu)化能源使用和提供更有效的冷卻方式，符合全球碳減排和可持續(xù)發(fā)展目標。

物理驅動生成設計的未來
MOfAC 項目展示了物理驅動生成設計的巨大潛力。ToffeeX 的高級工程師 Nicholas Raske 表示：“這次合作體現(xiàn)了跨學科團隊合作的力量，結合尖端制造和研究專業(yè)知識，以應對關鍵的工程挑戰(zhàn)。我們很高興能夠引領這次創(chuàng)新?！?br />
生成設計結合多尺度建模和銅3D打印技術，為工程師提供了前所未有的靈活性和精度。這種創(chuàng)新不僅可以提升傳熱性能，還能顯著降低能源需求和二氧化碳排放，推動向更可持續(xù)的未來過渡。

總結
ToffeeX 與頂尖大學的合作正在重塑工程領域的可能性，為熱管理提供更快、更好、更環(huán)保的解決方案。通過引入多尺度建?？蚣芎透呒兌茹~3D打印技術，他們不僅解決了傳統(tǒng)方法的局限性，還為未來的工程設計鋪平了道路。對于學生和年輕工程師來說，這是一個充滿機遇的新領域，值得深入探索和發(fā)展。總之，這項合作不僅是技術創(chuàng)新的勝利，也是跨學科合作的成功范例，展示了當不同領域的專家攜手合作時，可以創(chuàng)造出怎樣的奇跡。無論是對于工業(yè)界還是學術界，這都是一個值得慶祝的里程碑。