随着5G通讯的快速发展，5G小基站的市场普及率也越来越高。但由于5G小基站的发热件尺寸小、功耗大，且长时间运行累积的热量若不及时散发出去，会严重影响5G小基站的通讯信号及其使用寿命。而受限现有制造工艺局限，很难满足发热件散热性能要求。
以增材制造思维核心的设计优化与制造方式，为解决5G 小基站散热挑战带来了全新可能性。本期3D科学谷将分享的是安世增材通过增材制造设计思维与选区激光熔化金属3D打印技术在5G小基站散热器制造中的应用探索。这种创新的方式有效解决了5G小基站发热件结构不紧凑，散热性能不高的问题。
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治愈散热问题的新“药方”
散热器的设计挑战
在传统的散热器冷却解决方案中，一般通过降低芯片与外壳的温差或降低外壳表面温度，增加设备的外壳体积，优化散热叶片设计，加大表面积等方式来改善散热效果，但受限于户外阳光、产品外观尺寸、重量等因素，导致最终散热效果不佳。
散热器随型设计。来源：安世亚太
安世增材团队充分发挥自身在拓扑优化和模拟仿真等领域的技术优势，通过不断增加散热器翅片高度进行散热测试，并根据测试数据改变切割翅片形状，最后得到翅片高度为35mm、形状为九宫格的5G散热器最终优化方案。
梳型散热器和传统方案结构对比分析。来源：安世亚太
优化后的5G小基站梳型散热器解决方案采用DLM-280（选区激光熔化工艺）打印成型，在保证性能的同时实现散热器复杂的内部结构，且在设计过程中采用了无支撑设计，大大降低了产品的后处理时间，也节约了打印成本。
散热器3D打印过程。来源：安世亚太
3D打印散热器性能
与传统散热器方案相比，安世增材5G小基站梳型散热器在散热性能、换热效率、美观度等多个维度均有所提升。具体表现在：
通过DLM-280打印成型的梳型散热器
- 梳型散热器有效散热表面积比传统散热器提高了1.5倍，有效散热体积提高了0.4倍，质量保证在了2000g以下。
- 梳型散热器高度在50mm以下，并不影响整体美观。
- 梳型散热器的U型槽有效地增加了对流换热系数，提高了换热效率。配合两侧的切片结构，整体外观也很新颖。
- 下方的散热壳体无要求，可使用传统工艺制造的散热器亦可使用增材制造的新型散热器。
3D科学谷Review
根据中国信通院预测，随着5G商用、大规模网络建设开展，2020年网络设备和终端设备收入合计约4500亿元，2030年各领域在5G设备上的支出将超过5200亿元，持续拉动5G核心产业发展。
从技术角度来看，5G建设对天线设计、节能降耗、中高频器件提出了更高的要求，Massive MIMO等5G创新技术的出现推动光纤等产业向高附加值产业发展，技术要求提升，倒逼中低端产业升级。
《3D打印与5G 白皮书1.0》。来源：3D科学谷
正如3D科学谷《3D打印与5G 白皮书1.0》中所谈，5G性能提升还需依赖超密集组网提升空间复用度。为了解决未来移动数据流量增长1000倍以及用户体验速率提升10-100倍的需求，除了增加频谱带宽以及采用先进的无线技术提升频谱利用率以外，最为有效的办法依旧是加密小区基站的部署从而提升空间复用度。
基站体积的减小对天线、滤波器的集成化要求也较高，也使得小基站散热器的尺寸受到限制。但5G小基站的发热件尺寸小、功耗大，且长时间运行累积的热量若不及时散发出去，会严重影响5G小基站的通讯信号及其使用寿命，而在传统散热冷却解决方案中，增加设备的外壳体积、加大表面积等方式是改善散热效果的重要途径。
5G 小基站又小、又热，难免使传统散热器技术受到挑战。那么，如何在更小的空间内提升散热器的热交换效率呢？增材制造-3D打印技术为解决这一问题带来了全新可能性。
《3D打印与换热器及散热器应用白皮书2.0》。来源：3D科学谷
根据3D科学谷的市场研究，3D打印用于换热器和散热器的制造满足了产品趋向紧凑型、高效性、模块化、多材料的发展趋势。特别是用于异形、结构一体化、薄壁、薄型翅片、微通道、十分复杂的形状、点阵结构等加工，3D打印具有传统制造技术不具备的优势。
有关热交换器、散热器的增材制造技术与应用3D科学谷在《3D打印与换热器及散热器应用白皮书2.0》进行了深入分析，敬请前往白皮书的上篇、下篇了解更多。
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