一种一体化平板微热管结构及其3D打印制造方法技术

本发明专利技术涉及一种一体化平板微热管结构及其3D打印制造方法，包括：第一步、一体化平板微热管结构区域划分；第二步、3D打印一体化平板微热管结构模型处理；第三步、平板微热管结构3D打印一体成形；第四步、3D打印一体化平板微热管结构件后处理；至此，完成一体化平板微热管的制造。本发明专利技术解决传统平板微热管分体式结构制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题。通过面向3D打印的一体化平板微热管结构区域划分、模型处理、成形工艺参数确认、后处理，实现平板微热管结构一体化同步成形，显著缩短平板微热管的生产周期，降低生产成本，提高平板微热管的性能和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种一体化平板微热管结构及其3D打印制造方法
本专利技术涉及平板微热管结构及制造
，特别是一种一体化平板微热管结构及其3D打印制造方法。
技术介绍
随着电子器件的功率不断增加，体积却要求越来越小，使得单位面积的发热量成倍提高，因此高热流密度器件的散热问题成为影响电子器件设计与应用的关键技术之一。与传统散热方法相比，平板微热管具有传热效率高、均温性好、外表面平整、结构简单等独特优势，已成为解决高热流密度器件散热问题的主要方法之一。平板微热管分为外壳和内部毛细吸液芯两部分，微热管内部填充有某种液体工质，当热源产生热能时，热源附近的液体工质就会开始气化并且迅速扩散到冷凝段将热释放出去，同时凝结成液体，并在毛细芯所提供的毛细力的驱动下回流到热源附近，如此循环，热量就由热管的一端传至另一端，传热效率是铜棒的几百倍甚至上千倍。平板微热管的传热效率与毛细结构吸力有很大关系，传统毛细结构通过金属粉末冶金而成，或者是丝网等网状结构，也可以是微通道。此类热管均为分体式结构组装而成，工序繁多，加工难度大，生产周期长，制造成本高，且质量难以保证，限制了平板微热管的传热效率与推广应用。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种一体化平板微热管结构及3D打印制造方法，解决微热管分体式结构传统制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题。对此，本专利技术提出一种一体化平板微热管结构的3D打印制造方法，其特征在于，其步骤为：第一步、对一体化平板微热管结构区域进行划分：所述一体化平板微热管结构为一个整体结构，其分为实体外壳、实体支撑柱、内部毛细吸液芯及重合区域四部分，其中，所述一体化平板微热管结构的实体外壳的内表面与多个内部毛细吸液芯接触；在实体外壳与内部毛细吸液芯的结合区域设置一定厚度的重合区域，以提高实体外壳与毛细吸液芯的结合强度；在实体外壳上、下面之间设置多个实体支撑柱，以使外壳上、下面相互连接，增加外壳强度和刚度，保证平板微热管使用过程的可靠性；第二步、3D打印一体化平板微热管结构模型处理：根据平板微热管区域划分，对于外壳实体结构与内部毛细吸液芯结构两个部分按照它们在所述一体化平板微热管结构中的相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体，再将所述组合体同时导出为stl格式文件；如在专用3D打印工艺软件中进行装配，则不进行导出文件步骤；在3D打印成形开始前，需始终保持外壳实体结构部分与内部毛细吸液芯3部分组合体模型的相对位置不变；第三步、平板微热管结构3D打印一体成形：在所述一体化平板微热管结构3D打印成形步骤中，设置激光功率和扫描速度，毛细吸液芯区域的激光烧结功率为外壳实体区域的四分之一～三分之一，毛细吸液芯区域的激光扫描速度为外壳实体区域的三倍；一体化平板微热管结构3D打印成形的摆放方向为：所述平板微热管的Z轴与3D打印生长方向一致；第四步、3D打印一体化平板微热管结构件后处理：所述一体化平板微热管结构件3D打印成形完成后需进行后处理，其包括清理残留在零件内腔中的金属粉末、热处理、线切割、精加工。优选的，一体化平板微热管结构的材料为金属粉末，通过激光选区熔化3D打印工艺制造。优选的，外壳部分的材料为金属粉末，在打印过程中，外壳部分采用高功率激光烧结金属粉末，形成致密度大于99％以上的实体结构，以保证结构的强度和刚度。优选的，内部毛细吸液芯的材料为金属粉末，内部毛细吸液芯采用低功率激光烧结金属粉末形成疏松多孔毛细结构，提高吸液芯的毛细吸力。优选的，毛细吸液芯两个相对面的连通采用长条状连通，或者采用圆柱状连通。优选的，实体外壳区域厚度为0.5mm～1mm，实体支撑柱直径为2～3mm，重合区域厚度为0.1mm～0.2mm。优选的，一体化平板微热管结构的材料为铝合金AlSi10Mg，所述铝合金AlSi10Mg被激光选区熔化成形，实体外壳的激光烧结功率为340W～370W、激光扫描速度为1250mm/s～1350mm/s，毛细吸液芯的激光烧结功率为85W～120W、激光扫描速度为3800mm/s～4000mm/s。优选的，所述清理残留在零件内腔中的金属粉末采用振动、吹气的方法，以保证一体化平板微热管内无残留粉末；所述热处理采用去应力制度：温度180度，保温8～12小时，空冷；清除粉末、热处理之后进行线切割，将一体化平板微热管结构件与基板分离；最后将一体化平板微热管尺寸和表面粗糙度精加工。此外，本专利技术还提出一种一体化平板微热管结构，一体化平板微热管结构为一个整体结构，其分为实体外壳、实体支撑柱、内部毛细吸液芯及重合区域四部分，其中，所述一体化平板微热管结构包括外壳和多个内部毛细吸液芯两个部分组成；在实体结构与毛细结构结合区域设置一定厚度的重合区域以提高实体结构与毛细吸液芯的毛细结构的结合强度；在实体外壳上、下面之间设置多个实体支撑柱，以使外壳上、下面相互连接，增加外壳强度和刚度，保证平板微热管使用过程的可靠性。本专利技术解决了传统平板微热管分体式结构制造方法工序多、生产周期长、制造成本高的问题，实现了平板微热管一体化成形，可显著缩短平板微热管的生产周期，降低生产成本，提高平板微热管的性能和可靠性。附图说明图1是一体化平板微热管结构三维立体图；图2a是一体化平板微热管结构A-A剖视图；图2b是一体化平板微热管结构C向放大视图；图2c是一体化平板微热管结构B-B剖视图1；图2d是一体化平板微热管结构B-B剖视图2；图3是一体化平板微热管3D打印成形摆放方向。附图标记示意1.实体外壳区域2.实体支撑柱区域3.毛细吸液芯区域4.重合区域具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。本专利技术的一种一体化平板微热管结构及其3D打印制造方法的具体步骤为：第一步、一体化平板微热管结构区域划分平板微热管结构原材料为金属粉末，通过激光选区熔化3D打印工艺制造。一体化平板微热管结构为一个整体结构，其材料为金属粉末，其分为实体外壳1、实体支撑柱2、内部毛细吸液芯3及重合区域4四部分。其中，一体化平板微热管结构的实体外壳1的内表面与多个内部毛细吸液芯3接触固连，如图2a所示。外壳部分1的材料为金属粉末，在打印过程中，外壳部分采用高功率激光烧结金属粉末，形成致密度大于99％以上的实体结构，以保证结构的强度和刚度；内部毛细吸液芯3的材料为金属粉末，内部吸液芯采用低功率激光烧结金属粉末形成疏松多孔毛细结构，提高毛细吸液芯的毛细吸力。为了提高实体外壳1与毛细吸液芯3的结合强度，在实体结构1与毛细吸液芯3的结合区域设置一定厚度的重合区域4，如图2b所示，图2b是一体化平板微热管结构C向放大视图。另外，为了避免热管产生凹陷或隆起等问题，在实体外壳1上、下面之间设置多个实体支撑柱2，以使外壳上、下面相互连接，增加外壳强度和刚度，保证平板微热管使用过程的可靠性，如图2a所示。毛细吸液芯2两个相对面的连通可以采用长条状连通，如图2c所示，也可采用圆柱状连通，如图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种一体化平板微热管结构的3D打印制造方法，其特征在于，其步骤为：/n第一步、对一体化平板微热管结构区域进行划分：/n所述一体化平板微热管结构为一个整体结构，其分为实体外壳(1)、实体支撑柱(2)、内部毛细吸液芯(3)及重合区域(4)四部分，其中，/n所述一体化平板微热管结构的实体外壳(1)的内表面与多个内部毛细吸液芯(3)接触；/n在实体外壳(1)与内部毛细吸液芯(3)的结合区域设置一定厚度的重合区域(4)，以提高实体外壳1与毛细吸液芯3的结合强度；/n在实体外壳(1)上、下面之间设置多个实体支撑柱(2)，以使外壳上、下面相互连接，增加外壳强度和刚度，保证平板微热管使用过程的可靠性；/n第二步、3D打印一体化平板微热管结构模型处理：/n根据平板微热管区域划分，对于外壳实体结构(1)与内部毛细吸液芯(3)结构两个部分按照它们在所述一体化平板微热管结构中的相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体，再将所述组合体同时导出为stl格式文件；如在专用3D打印工艺软件中进行装配，则不进行导出文件步骤；在3D打印成形开始前，需始终保持外壳实体(1)结构部分与内部毛细吸液芯(3)部分组合体模型的相对位置不变；/n第三步、平板微热管结构3D打印一体成形：/n在所述一体化平板微热管结构3D打印成形步骤中，设置激光功率和扫描速度，毛细吸液芯区域的激光烧结功率为外壳实体区域的四分之一至三分之一，毛细吸液芯区域的激光扫描速度为外壳实体区域的三倍；一体化平板微热管结构3D打印成形的摆放方向为：所述平板微热管的Z轴与3D打印生长方向一致。/n第四步、3D打印一体化平板微热管结构件后处理：/n所述一体化平板微热管结构件3D打印成形完成后需进行后处理，其包括清理残留在零件内腔中的金属粉末、热处理、线切割、精加工。/n...

【技术特征摘要】
1.一种一体化平板微热管结构的3D打印制造方法，其特征在于，其步骤为：
第一步、对一体化平板微热管结构区域进行划分：
所述一体化平板微热管结构为一个整体结构，其分为实体外壳(1)、实体支撑柱(2)、内部毛细吸液芯(3)及重合区域(4)四部分，其中，
所述一体化平板微热管结构的实体外壳(1)的内表面与多个内部毛细吸液芯(3)接触；
在实体外壳(1)与内部毛细吸液芯(3)的结合区域设置一定厚度的重合区域(4)，以提高实体外壳1与毛细吸液芯3的结合强度；
在实体外壳(1)上、下面之间设置多个实体支撑柱(2)，以使外壳上、下面相互连接，增加外壳强度和刚度，保证平板微热管使用过程的可靠性；
第二步、3D打印一体化平板微热管结构模型处理：
根据平板微热管区域划分，对于外壳实体结构(1)与内部毛细吸液芯(3)结构两个部分按照它们在所述一体化平板微热管结构中的相对位置在三维建模软件中装配成一个组合体，再将所述组合体同时导出为stl格式文件；如在专用3D打印工艺软件中进行装配，则不进行导出文件步骤；在3D打印成形开始前，需始终保持外壳实体(1)结构部分与内部毛细吸液芯(3)部分组合体模型的相对位置不变；
第三步、平板微热管结构3D打印一体成形：
在所述一体化平板微热管结构3D打印成形步骤中，设置激光功率和扫描速度，毛细吸液芯区域的激光烧结功率为外壳实体区域的四分之一至三分之一，毛细吸液芯区域的激光扫描速度为外壳实体区域的三倍；一体化平板微热管结构3D打印成形的摆放方向为：所述平板微热管的Z轴与3D打印生长方向一致。
第四步、3D打印一体化平板微热管结构件后处理：
所述一体化平板微热管结构件3D打印成形完成后需进行后处理，其包括清理残留在零件内腔中的金属粉末、热处理、线切割、精加工。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一体化平板微热管结构的材料为金属粉末，通过激光选区熔化3D打印工艺制造。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，外壳部分(1)的材料为金属粉末，在打印过程中，外壳部分(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪小明，王耿，明宪良，唐晔，
申请(专利权)人：北京遥感设备研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11