空客下一代飞机热管理会交给3D打印？两种材料的竞速赛已开启！

近日，欧洲两项关于3D打印热交换器的消息引起了3D打印技术参考的特别注意。一则是空客与知名热交换器3D打印开发商Conflux合作，参与名为ZEROe的下一代商用飞机开发项目；另一则是由知名陶瓷3D打印技术开发商Lithoz参与的“TRIATHLON”重大科研项目，取得了阶段性成果。

这两则消息，均面向解决氢能作为航空动力的热管理问题，分别使用金属和陶瓷3D打印技术制造先进热交换器。

氢能动力下的散热要求

从长远来看，氢能有望成为推动航空业低碳转型的关键清洁能源，并有望为航空运输带来堪比新能源汽车对汽车行业的革命。为此，空客的目标是将氢动力商用飞机推向市场，并于2020年启动启动了一项名为ZEROe的项目；欧盟则从2024年发起了TRIATHLON项目（空客未参与）。

下一代航空器对热交换器提出了极致要求：必须在极低的重量和体积下实现极高的换热效率。同时，面对氢气的易泄漏特性和液氢的极低温挑战，热交换器必须具备万无一失的可靠性与安全性。

3D打印技术参考查询到，无论是将液氢转化为动力，还是管理电力系统产生的巨量废热，都离不开热交换器。它已从传统飞机的辅助角色，跃升为“热管理中枢”，其性能直接决定了飞机的效率、安全与可行性。

金属3D打印交换器，突破散热极限

Conflux是全球领先的采用3D打印技术开发热交换器的企业，它正通过一系列颠覆技术，为航空航天、汽车、半导体等高精尖领域提供前所未有的解决方案。

该公司首席执行官Michael Fuller表示，“我们与空客的合作标志着增材制造在可持续航空领域的应用迈出了重要一步。热管理是氢动力推进的核心事项，我们的专业知识正在助力这项技术从实验室走向飞行。”空客目前正在评估Conflux在1兆瓦以上燃料电池组件内的3D打印热交换器。

Conflux于2015年获得专利的首款热交换器设计。与传统制造的赛车热交换器相比，其散热性能提高了 3 倍，压降降低了 1/3，同时还具有其他令人印象深刻的改进。

根据2025年4月的报道，Conflux参与了澳大利亚AMSL Aeros氢动力垂直起降电动飞机的冷却系统的开发，该飞机的飞行距离可达1000公里。

传统制造无法实现的复杂几何形状和微观特征推动了3D打印热交换器的发展，翅片和薄壁设计可适应整个热交换器中不断变化的流体动力学。

热交换器的性能随着壁的变薄而提高。薄壁允许在不增加阻塞的情况下增加表面积，或者在不增加压降的情况下保持表面积并减小零件尺寸。薄壁也意味着较低的零件质量，这是许多客户的关键考虑因素。激光粉末床熔融技术可以制造厚度不到1mm的薄壁结构，使热交换器的性能提高成为可能。

采用微管芯的热交换器原型，采用该公司先进的构建参数开发

Conflux增材制造工程师Ian Fordyce博士强调，““对于高性能热交换器，我们一直在努力使壁和翅片尽可能薄，我们处理的厚度与粉末的粒径和激光光斑尺寸处于同一数量级。因此，小至10微米的误差对我们来说意义重大。这可能会减少我们可以放入热交换器中的翅片数量，并影响表面粗糙度并增加壁厚，所有这些都会降低热交换器的热性能。”

3D打印的紧凑型热交换器

Conflux 3D打印热交换器在汽车变速箱应用中的展示

AlN陶瓷热交换器，一种新选择

以上内容讲述的是金属热交换器，那么必须要使用金属吗？3D打印技术参考注意到，知名陶瓷3D打印技术开发商Lithoz于9月10日宣布正在开发和制造一种由氮化铝(AIN)制成的3D打印陶瓷热交换器，用于兆瓦级飞机的氢电推进系统。

氮化铝热交换器是未来氢动力系统的技术赋能者，将有助于航空业解决碳排放问题，提高系统效率和可持续性，同时减少维护成本并节省数十万欧元的成本。

Lithoz公司的氮化铝热交换器

为推动氢动力系统在航空领域的应用，欧盟发起了名为“TRIATHLON”的重大科研项目，核心目标是通过3D打印技术开发氮化铝陶瓷换热器，解决传统低温氢泵依赖问题，提升航空系统效率并降低成本。Lithoz是TRIATHLON项目的成员之一。

该创新应用由Ergon Research设计，基于热力学驱动的控制管理。它充分利用了Lithoz的LCM（基于光刻的陶瓷增材制造）CeraFab System 打印机和材料的精确度和可扩展性。

与传统的热交换器不同，TRIATHLON基于陶瓷的解决方案无需使用高能耗的低温氢泵。AIN因出色的热膨胀系数和导热率成为解决这些高性能组件热管理问题的理想材料，并实现了紧凑、轻量化的系统架构，这对于电气化航空至关重要。

Lithoz公司的AIN陶瓷3D打印样件

Lithoz的先进陶瓷已在航空航天工业和其他高应力领域得到验证。LCM打印的AIN具有出色的耐热性和机械性能，在低于600°C的温度下对氢的稳定性，可实现高精度、高表面积设计和卓越的导热性，确保在最小空间内实现最大的热交换——这对于下一代氢电系统都至关重要。

Lithoz首席执行官Johannes Homa 博士就该项目迄今为止取得的成功表示： “实现氮化铝的批量生产对航空航天业来说是一个重要的里程碑。这种材料开辟了目前其他公司无法实现的设计和应用可能性，将为航空业更绿色的未来做出了决定性的贡献。”

据了解，空客ZEROe飞机将配备由氢燃料电池驱动的电动螺旋桨推进系统，该系统通过化学反应将氢气转化为电能。该反应的唯一副产品是水，这意味着只要氢气是使用可再生能源生产的，整个过程几乎是碳中性的。飞机将配备四个螺旋桨，每个螺旋桨都由各自的燃料电池堆驱动。

注：本文由3D打印技术参考创作，未经联系授权，谢绝转载。

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