3D列印机曾经是一种玩具，接着成为新奇的玩意儿，如今则已经是一项重要的原型工具了。美国橡树岭国家实验室(ORNL)认为，3D列印机最终将成为装配线上的制造工具，目前正打造一系列的IP组合，从而为即将来临的3D时代做好准备。

OFweek电子工程网讯：3D列印机曾经是一种玩具，接着成为新奇的玩意儿，如今则已经是一项重要的原型工具了。美国橡树岭国家实验室(ORNL)认为，3D列印机最终将成为装配线上的制造工具，目前正打造一系列的IP组合，从而为即将来临的3D时代做好准备。

“我们希望在这几年内就会有人想出大量生产3D列印机设计的办法，”橡树岭国家实验室的MadhuChinthavali表示。他是ORNL电力电子与电机部门首项完成的3D计划“电动车3D列印电源逆变器”的负责人。

车载电源逆变器可将电池的直流电转换成电动车马达所使用的交流电；这是因为ORNL使用宽能隙的碳化矽(SiC)材料，在减轻重量与体积时，也提高了功率密度。透过瞭解以3D列印这类元件的优点与缺点，ORNL希望累积专利使其于如何善用3D列印解决现实世界问题方面位居主导地位。

橡树岭国家实验室采用3D列印的30kW车载电源逆变器，可在紧密封装中提供更高的可靠性与功率。

“我想最先实现这项目标，”Chinthavali表示，“最后，我们还希望把用户想要的规格都加进我们的CAD档案中，为他们列印出一个完整的逆变器。”

橡树岭国家实验室声称，他们所采用的设计并不能以其他任何方式制造，因为它使用复杂的几何学来提高功率密度以及降低重量，以便能将一个30kW的逆变器封装进你的手掌大小的空间中。



“逆变器内部的一些元件是不能以其他方式制造的，”Chinthavali说：“这种逆变器结合了碳化矽以及锗半导体，这是使其得以与众不同”

Chinthavali并未透露所使用的3D印表机品牌，但他坦承得用好几种不同的积层材料技术来开发整个元件。积层制造也允许低温元件靠近高温元件放置，例如，最佳化散热片以使该元件冷却且变小。相较于采用一个大型电容的设计，该逆变器同时使用多个小型电容，以便于冷却，同时进一步降低了尺寸。

Chinthavali的研究团队也尝试列印DC-DC转换器。其终极目标在于100%列印出逆变器和其他元件，这表示未来也将能列印出半导体，“目前我们还无法达到100%列印目标，所以我们将会根据需求继续整合，”Chinthavali表示。

Chinthavali的首款原型中有55%以上采用3D列印元件，实现99%的效率，但他的研究团队终极目标是要找到如何100%生产3D元件的方法，并且以3D列印机来克服大规模生产的限制，期望在未来所有的东西都能以3D列印。

Chinthavali的下一款原型打算使用更多的3D列印元件，生产一款尺寸仅现有车载逆变器尺寸一半的30kW逆变器——较现有的原型更高4倍的功率密度。

参与这项计划的研究人员包括CurtAyers、StevenCampbell、RandyWiles与BurakOzpineci，并由美国能源部(DoE)能源效率和可再生能源办公室提供赞助。