拓扑优化钛合金点阵

轻质高强且散热强化

一种通过拓扑优化和LPBF增材制造得到的钛合金点阵结构，在保持轻量化的同时，压缩强度与流动传热性能均优于同类点阵。

Lu, Peipei · Shi, Xiaojie · Ye, Xiu · Wang, Hongfeng · 武美萍

Case Studies in Thermal Engineering 2024

参数信息

压缩强度

386.00 MPa

上压缩屈服强度

352.00 MPa

弹性模量

6938.00 MPa

技术优势

压缩强度高

TopS-L16结构压缩强度达到386.00 MPa，上压缩屈服强度352.00 MPa，弹性模量6938.00 MPa，优于TopS-L1和TopS-L4，这得益于拓扑优化增大了表面积并合理分配材料。

流动传热性能更优

多层填充的点阵结构改善了流线分布和涡量，减小了边界层，从而强化了对流换热，其中TopS-L16表现最佳，适合作为高效散热载体。

应用场景

• 航空航天轻质结构：在减轻飞行器结构重量的同时，凭借高压缩强度和刚度保障承载安全，并能集成散热通道，适合机翼或发动机附近的多功能部件。
• 增材制造点阵：LPBF工艺成熟，可重复打印该拓扑优化点阵结构，为轻量化点阵的定制化生产和性能验证提供直接方案。
• 机械工程热管理：该点阵结构改善流线分布、减小边界层，能强化对流换热，可用于热交换器或电子设备散热组件。
• 微纳制造散热结构：通过模型缩放增大表面积，优化微纳尺度流动通道，提升单位体积散热能力，适用于微通道散热器设计。