3D打印金属换档旋钮，更快地冷却

添加剂制造通常用于通过保形冷却通道控制模具制造应用中的温度 - 即，在注射成型期间使用水或冷却剂使用水或冷却剂的复杂通道。但是也可以以这样的方式施加添加剂制造，使得部件本身在不使用内部流体的情况下消散热量。由加性制造使能的开放几何形状可以提供与作为固体物体制造的相同的部件相比的剧烈热优点。

当由概念激光器挑战创建样品设计时，只能通过金属添加剂制造，菲尼克斯分析和设计技术（PADT）的模拟服务工程师，参考了他过去的经验，为制冷设计了气流解决方案。他看到有机会申请与他的斯派STI的转变旋钮相同的设计。通过设计具有交叉支柱网络的空心旋钮，Huber理论上，他可以创造一个旋钮，当热门汽车停在亚利桑那州的阳光下时，他可以比典型的旋钮更快地冷却。

除了热控制的目标之外，设计还需要1）只能用增材制造，2）在很大程度上自支撑（换句话说，用最小使用牺牲支撑结构而构建）以最小化后处理时间和最小化努力。Huber也知道旋钮将建在概念激光器上MLAB Cusing.机器库存Remanium明星CL，通常用于牙科应用的医疗级钴 - 铬合金。

基于Huber在现有的50.8毫米直径旋钮上的案例研究旋钮的设计基于固体不锈钢，重量为1.1磅。使用ANSYS SpaceClaim Direct Modeler，他设计了一个带有像栅格的网格网的旋钮，在其外皮上加入直角。第一个设计落入了所需的尺寸和重量，但它不会在制造业中自我支持;此外，支柱的正确角度将需要实质性的后处理，足以使成本高。

设计的第二次迭代采用了不同的方法，只使用垂直支撑来减少必要的后处理。但较低的物料密度为0.0086 g/mm^3.意味着旋钮缩短了1磅重量的目标。

旋钮的最终迭代以及实际印刷的旋钮，将两种方法与三角形细胞组合。这种几何形状允许结构几乎完全自支撑（旋钮底部围绕旋钮底部需要一个支撑材料，以便在最小化后处理的同时补偿悬垂性。旋钮在支撑脱落和珠爆裂后称重1.04磅。

为了使该部件功能齐全，有必要在其底座上凿一个孔，以便安装到车上。Huber说，在这里，这种材料被证明是“过度杀伤”的应用。剩余物非常坚硬，开采起来很困难。相反，PADT用硬质合金刀具在旋钮上钻了一个孔，并安装了一个黄铜镶件，然后用丝锥将其敲出，完成了旋钮。(在PADT的PolyJet机器上3d打印的夹具用于在这些过程中保持旋钮。)

最后，有必要运行模拟，看看新的金属AM设计是否真正对换档旋钮的热控制差异。使用ANSYS瞬态热量，HUBER模拟了AM旋钮和原始的固体不锈钢旋钮，初始化温度为150°F，他说，可以在亚利桑那州停放的汽车中快速到达的温度。将对流传热边界条件放置在每个旋钮的外表面上，假设略微升高的薄膜系数为50 w / m²C为了在70°F处占空气运动并将轿厢中的环境温度设定。

模拟运行了5分钟。这段时间后，固态球形球形旋钮的最终温度约为115°F。与此同时，3d打印旋钮冷却到84°F左右。Huber说，与固体设计相比，3d打印的网状设计增加了表面面积，有助于更快、更有效地散热。观看下面的视频模拟: