换热器做为提升发动机热管理水平的关键部件，紧凑高效的结构设计可以大大提升换热性能，基于增材制造技术所带来的自由度，使得复杂精细的三周期极小曲面TPMS胞元填充的换热器设计成为可能。本案例基于新一代面向增材制造的设计平台技术、CAE仿真技术、工艺仿真技术、工业CT扫描技术等，开展了面向增材制造的新型换热器的快速研发验证。

新型换热器采用力学性能优异、比表面积大、质量轻、具有天然的冷热双通道等优势的三周期极小曲面TPMS胞元填充，虽然结构紧凑度大大提高，换热性能提升，实现轻质高效，但给设计、仿真、制造、检测等环节均带来巨大挑战。复杂的TPMS单元空间周期排布设计，要求具备合适的设计工具，同时流体、结构仿真验证方法既要保证一定精度，又要快速验证；此外薄壁、高度空间周期排布的TPMS单元增材成形质量控制，以及尺寸、缺陷检测等都存在技术挑战。

面向增材制造的新型换热器设计，解决方案如下：

1.采用新一代基于隐式建模技术的增材设计平台，进行TPMS胞元填充设计，大大提升设计效率；

2.基于CAE仿真平台，实现TPMS胞元填充换热器的快速流体、结构验证；

3.采用增材工艺仿真技术，提前预测换热器成形质量，优化设计结构、工艺方案，保证成形质量；

4.基于工业CT扫描技术，进行断层扫描，分析缺陷；

5.采用三维数据重建技术，实现打印模型的快速重建，并进行仿真验证，迭代优化。

相比传统换热器，新型换热器体积减少85%，重量降低81%，总体热传导效率提升1.8倍，TPMS胞元热传导效率提升11.7倍，冷却测压降增加16%，燃气测降低9.1倍，胞元换热面积增加146%；新型换热器采用高强度铝合金增材制造，材料力学性能优异，制造周期缩短。