热管理设备的制作方法

背景

本公开总体上涉及热管理系统，并且具体地涉及可打印的热管理设备。

热管理设备起到从热源传递热的作用，或使物体的热状态维持在期望之处。在计算系统的背景中，热管理设备可以通过防止系统过热来起到维持或提高这些计算系统的处理性能的作用。然而，传统热管理设备对抵抗由热致应力引起的变形是不稳健的，并且由于形态设计和制造限制而从热源低效地传递热。此外，传统热管理系统具有平面的几何形状，使它们对与弯曲表面的界面变得不理想。

概述

实施例涉及制造热管理设备的系统和方法。该系统可以包括可以以定制形态被制造的一个或更多个蒸汽室。一个或更多个蒸汽室由导热材料组成，导热材料甚至在包含小于典型特征(例如壁厚、系统的质量与体积比等)的情况下也提供抵抗变形的稳健性。所述系统的内部特征可以由于在其中包含的流体体积的相变而以循环方式促进热耗散。另外地或替代地，所述系统的内部和/或外部特征可以经由传导、对流(即强制对流、自然对流)和/或辐射来促进热耗散。

在一些实施例中，热管理设备包括凹入部阵列和突出部阵列。凹入部阵列包括分布在导热主体的第一外表面上的第一子阵列和分布在与导热主体的第一表面相对的第二外表面上的第二子阵列。突出部阵列与凹入部阵列交替，并且阵列在导热主体的内部体积内形成腔网络。凹入部阵列和突出部阵列限定与热源的弯曲表面互补的非平面界面。流体体积在低于大气压力的压力下保持在腔网络内。热管理设备具有冷却操作模式，其中流体体积通过非平面界面从热源吸收热，并通过腔网络从热源耗散掉热。

在一些实施例中，热管理设备在具有在操作期间产生热的部件的人工现实系统中实现。例如，热管理系统可以是头戴式显示器、近眼显示器、控制台等的一部分。热管理设备的一些实施例以提供极其有效的界面用于热传递和从发热部件耗散掉热的方式耦合到这样的部件。热管理系统可以具有一个或更多个弯曲表面。弯曲表面可以允许例如来自热源的弯曲表面的有效热传递、到弯曲热耗散表面的有效热传递等。在一些实施例中，热管理设备还可以在结构上支持人工现实系统的方面，并用低重量设计提供稳健性。

根据本发明的实施例特别是在针对热管理设备、方法和系统的所附权利要求中被公开，其中在一个权利要求类别例如热管理设备中提到的任何特征也可以在另一个权利要求类别例如方法或系统中被主张。在所附权利要求中的从属性或往回引用仅出于形式原因而被选择。然而，也可以主张由对任何前面权利要求的有意往回引用(特别是多项从属性)而产生的任何主题，使得权利要求及其特征的任何组合被公开并可被主张，而不考虑在所附权利要求中选择的从属性。可以被主张的主题不仅包括如在所附权利要求中阐述的特征的组合，而且还包括在权利要求中的特征的任何其他组合，其中，在权利要求中提到的每个特征可以与在权利要求中的任何其他特征或其他特征的组合相结合。此外，本文描述或描绘的实施例和特征中的任一个可以在单独的权利要求中和/或以与本文描述或描绘的任何实施例或特征的任何组合或以与所附权利要求的任何特征的任何组合被主张。

在实施例中，热管理设备可以包括：

凹入部阵列，其包括分布在导热主体的第一外表面上的第一子阵列；

突出部阵列，其与凹入部阵列交替，并在导热主体的内部体积内形成腔网络，凹入部阵列和突出部阵列限定界面，所述界面被配置为待被定位成与热源的表面相邻；以及

其中流体体积保持在腔网络内，热管理设备具有冷却操作模式，其中流体体积通过界面从热源吸收热，并通过腔网络从热源耗散掉热。

导热主体可以包括选择性激光熔化(slm)打印材料。

slm打印材料可以包括钛衍生材料、钨衍生材料和钢衍生材料中的至少一种。

凹入部阵列和突出部阵列可以包括弯曲边缘。

导热主体可以物理地安装到热源，并向热源提供结构支撑。

凹入部阵列可以包括分布在与导热主体的第一表面相对的第二外表面上的第二子阵列，并且第一子阵列可以在内部体积内耦合到凹入部阵列的第二子阵列，从而将腔网络限定为通道的栅格网络。

在导热主体内形成的通道的栅格网络可以为导热主体提供结构刚度，该结构刚度抵抗由低于大气压力的压力和在冷却操作模式中的诱导热应力引起的导热主体的变形。

界面可以是非平面界面，以及热源的表面可以是弯曲表面，并且非平面界面可以具有与热源的弯曲表面互补的曲率。

在冲刷操作状态中，导热主体可以包括从内部体积内传输金属粉末的一对端口，以及在密封操作状态中，该一对端口中的第一端口可以被密封，并且该一对端口中的第二端口可以促进流体体积的降压和流体体积到内部体积内的传输。

导热主体的外表面可以包括表面密封处理，该表面密封处理包括环氧树脂涂层和颗粒渗入中的至少一种。

热源可以是头戴式显示器(hmd)的部件，并且弯曲表面可以包括hmd的面板的弯曲表面。

凹入部阵列的一些凹入部可以各自包括相应的开口，并且每个通道可以允许空气在导热主体的第一外表面和第二外表面之间流动穿过开口。

在实施例中，热管理设备可以包括将空气吹动穿过每个开口的风扇。

在腔网络的腔和第一外表面之间的壁可以是至多200微米厚。

腔网络可以包括在导热主体内的第一深度处的第一层通道和在导热主体内的第二深度处的第二层通道。

在冷却操作模式中，处于液体状态的流体体积可以通过非平面界面从热源吸收热，经历到气体状态的相转变，在耗散掉来自热源的热时返回到液体状态，并通过腔网络朝着非平面界面行进回来。

流体体积可以在低于大气压力的压力下保持在腔网络内。

该界面可以提供对热源的表面的一部分的覆盖。

在实施例中，一种特别是用于制造根据本发明或本文提到的任何实施例的热管理设备的方法可以包括：

形成凹入部阵列，凹入部阵列包括分布在导热主体的第一外表面上的第一子阵列；

形成与凹入部阵列交替的突出部阵列，并在导热主体的内部体积内限定腔网络，凹入部阵列和突出部阵列限定界面，所述界面被配置为待被定位成与热源的表面相邻；以及

将流体体积保持在腔网络内，热管理设备具有冷却操作模式，其中流体体积通过界面从热源吸收热，并通过腔网络从热源耗散掉热。

形成凹入部阵列和突出部阵列可以包括生成定义包括凹入部阵列和突出部阵列的主体的形态的数据。

形成凹入部阵列和突出部阵列可以包括将数据转换成主体的一组横截面的参数，以及对于主体的该组横截面的每一个：

调节打印床基板的高度，该高度对应于主体的横截面，

在打印床基板上将粉末状金属材料沉积为均匀层，以及

基于横截面使用激光器将均匀层的粉末状金属材料粘合到主体的动态构建体(runningbuild)。

在实施例中，一种方法可以包括在执行下列操作中的至少一个时密封导热主体的表面缺陷：将导热主体的外表面浸在环氧树脂材料中，以及将渗入工艺应用于导热主体的外表面。

在实施例中，一种方法可以包括：经由该一对端口利用冲刷操作从导热主体的内部体积内传输金属粉末，密封该一对端口中的第一端口，以及通过该一对端口中的第二端口在低于大气压力的压力下将流体体积传输到腔网络中。

在实施例中，一种系统可以包括：

特别是根据本发明或本文提到的任何实施例的热管理设备可以耦合到头戴式显示器(hmd)的一个或更多个发热表面，

其中hmd包括：

壳体，其将电子显示器保持在适当的位置上，以及

电子电路，其耦合到电子显示器，电子电路包括处理器和存储器，该存储器包括在非暂时性计算机可读介质中的用于在显示器处提供数字内容的指令。

热管理设备可以包括：

钛主体，其限定凹入部阵列和突出部阵列，其中钛主体安装到一个或更多个发热表面，并向hmd提供结构支撑，以及

其中腔网络的每个腔具有从0.1至5毫米的特征直径，其中在腔网络的腔和第一外表面之间的壁为至多200微米厚。

附图简述

图1a描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的同向视图。

图1b描绘了根据一个或更多个实施例的图1a所示的热管理设备的另一视图。

图2描绘了根据一个或更多个实施例的通道配置的变型方案，其中在热管理设备中存在多层通道。

图3描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的操作模式。

图4a描绘了从根据一个或更多个实施例的示例热管理设备的左前方看的第一立体视图。

图4b描绘了从图4a的示例性热管理设备的底部后侧看的第二立体视图。

图4c描绘了图4a的示例热管理设备的底视图。

图4d描绘了图4a的示例热管理设备的前视图。

图5描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的一个操作状态。

图6描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的另一操作状态。

图7描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的附加表面特征。

图8a描绘了根据一个或更多个实施例的包括开口的导热主体的外表面的前视图的一部分。

图8b描绘了根据一个或更多个实施例的包括强制对流子系统的导热主体的外表面的前视图的一部分。

图9描绘了根据一个或更多个实施例的制造热管理设备的方法的流程图。

附图仅出于说明的目的而描绘本公开的实施例。本领域中的技术人员从下面的描述中将容易认识到本文示出的结构和方法的替代实施例可以被采用而不偏离本文所述的本公开的原理或所推崇的益处。

详细描述

本发明的实施例可以包括人工现实系统或结合人工现实系统来被实现。人工现实是一种在呈现给用户之前已经以某种方式进行了调整的现实形式，其可以包括例如虚拟现实(vr)、增强现实(ar)、混合现实(mixedreality，mr)、混杂现实(hybridreality)或其某种组合和/或衍生物。人工现实内容可以包括完全生成的内容或者与所捕获的(例如，现实世界)内容组合所生成的内容。人工现实内容可以包括视频、音频、触觉反馈、或其某种组合，且其中任何一个都可以在单个通道中或在多个通道中被呈现(例如向观看者产生三维效果的立体视频)。此外，在一些实施例中，人工现实还可以与应用、产品、附件、服务或其某种组合相关联，这些应用、产品、附件、服务或其某种组合用于例如在人工现实中创建内容和/或在人工现实中以其他方式被使用(例如在人工现实中执行活动)。可以在各种平台(包括连接到主计算机系统的头戴式显示器(hmd)、独立的hmd、移动设备或计算系统、或者能够向一个或更多个观看者提供人工现实内容的任何其他硬件平台)上实现提供人工现实内容的人工现实系统。

综述

热管理设备包括从热源吸收热并从热源排掉(reject)热的结构和材料。该热管理设备包括一个或更多个蒸汽室，其可以以促进来自热源的非平面或平面表面的热传递的定制形态被制造。关于以定制形态进行制造，热管理设备可以使用用于利用金属材料创建复杂定制几何形状的工艺来被打印(例如3d打印)。

一个或更多个蒸汽室由导热材料组成，导热材料即使在包含小于典型特征(例如壁厚、系统的质量与体积比等)的情况下也提供抵抗变形的稳健性。所述系统的内部特征可以由于在其中包含的流体体积的相变而以循环方式促进热耗散。另外地或替代地，所述系统的内部和/或外部特征可以经由传导、对流(即强制对流、自然对流)和/或辐射来促进热耗散。

热管理设备起到从热源有效地传递热并从热源耗散掉热的作用。在产生热的计算系统的背景中，热管理设备可以通过提供用于从计算系统有效地传递热的结构以起到提高或维持计算系统的适当性能的作用。因此，热管理设备的实施例可以用与传统热管理设备在尺寸上相似的设备实现来自相关计算系统的更大性能，或者可以替代地用比传统热管理设备在尺寸上小得多的设备实现来自相关计算系统的近似相等的性能。

通过利用具有比传统上在热管理设备中使用的材料更适合于提供结构支撑的机械性质和/或结构特征的导热材料，热管理设备可以另外或替代地起到向与热源相关联的系统或设备提供结构支撑的作用。热管理设备还可以起到抵抗变形的作用，如所描述的本发明的材料组成和/或结构特征涉及到的由(例如，在热传递期间经历的)热应力和/或与热管理设备的内部内容物相关联的低于环境的压力引起的变形。

热管理设备

图1a描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备100的同向视图。热管理设备100起到促进来自热源的热传递的作用。热管理设备100包括：导热主体110；凹入部阵列，其包括分布在导热主体110的外表面上凹入部120a和120b；突出部阵列，其包括与凹入部阵列交替的突出部130a和130b，并在导热主体110的内部体积140内形成腔网络，凹入部阵列和突出部阵列限定与热源160的弯曲表面150互补的非平面界面；以及流体体积170，其被保持在腔网络内。

导热主体110的作用在于提供这样的工具，该工具用于促进来自热源的有效热传递，在结构上支撑其他元件，并且抵抗由于在操作期间遇到的应力而导致的变形。导热主体110可以包括凹入部阵列和/或突出部阵列作为定制制造的特征，凹入部阵列包括凹入部120a和120b，以及突出部阵列包括突出部130a和130b。关于制造定制特征，导热主体110可以使用如下所述的利用金属材料创建复杂定制几何形状的工艺来被打印(例如3d打印)。

在材料组成方面，导热主体110可以由在导热主体110的表面上有效地传递热的导热材料组成。因此，导热主体110可以由在热管理设备的操作期间经历的温度下具有足够高的热导率(k)的材料组成。导热主体110可以另外或替代地具有与在热源和另一种材料之间的有效热传递相关联的任何其他合适的热性质(例如热传递系数、绝缘电阻、努塞尔数等)。在变型方案中，导热主体110可以由具有大于15w/mk的热导率的材料组成，并且在特定示例中，导热主体可以由钛相关材料、钢相关材料(例如不锈钢、工具钢等)、铝相关材料、钴铬相关材料、青铜相关材料、贵金属相关材料(例如，金、银等)、镍相关材料以及具有期望热性质的任何其它合适的材料的一种或组合组成。

在材料组成方面，导热主体110可以由具有适合于在结构上支撑其他元件和/或抵抗与在热管理设备100的操作期间遇到的应力(例如热致应力、压力衍生应力)相关的变形的机械性质的材料组成。因此，导热主体110可以具有抗拉强度、抗压强度、抗剪强度、弹性模量、硬度、上述机械性质的衍生性质和/或其他性质，这些性质实现与下面描述的特征尺寸和操作模式相关联的对其他元件的结构支撑和对变形的抵抗。在特定示例中，除了具有合适的热性质之外，导热主体110还可以具有大于150mpa的抗拉强度、大于150mpa的抗压强度、大于30gpa的抗剪强度、大于100gpa的弹性模量和大于50的布氏硬度。

在材料组成方面，导热主体110可以由具有与耦合到热管理设备的部件的使用的应用相关联的合适物理性质的材料组成。在由用户穿戴的设备的背景中，导热主体110可以具有总质量、总重量、体积、密度和/或支持在可穿戴设备的使用期间向用户提供舒适的形状因素的任何其他合适的物理性质中的一个或更多个。在具体示例中，由于热管理设备的材料选择、形态特征和低的总质量，可穿戴设备可以具有低重量但在结构上稳健的形状因素，这对在一段持续时间期间的使用是舒适的。

导热主体110的材料优选地能够被处理成粉末状形式，并在将粉末层粘合到导热主体的动态构建体的制造工艺中被使用，如下文更详细描述的。然而，导热主体110的材料可以替代地使用另一制造工艺从另一初始形式被处理以形成下述特征。

在变型方案中，导热主体110可以包括减少或消除对无线传输过程的干扰的材料和/或结构元件。因此，导热主体110可以被配置成防止干扰在发射器元件和/或接收器元件之间的数据的传输(例如，在导热主体110上)。在示例中，导热主体110可以包括支持或改善与发射器元件和/或接收器元件相关联的信号传输的结构(例如波导)。另外地或替代地，导热主体110可以耦合到一个或更多个天线用于信号传输。

在形态方面，导热主体110具有外表面和由导热主体110的外部和内部特征限定的内部体积，如下面更详细地描述的。外表面优选地为与热源160的弯曲表面150互补的非平面表面。弯曲表面150可以是不规则的，并且具有凸和/或凹特征。弯曲表面150可以由一个或更多个样条线(例如，由多项式分段地定义并用于在点之间内插的函数)限定。因此，弯曲表面的凹和/或凸方面可以被定制，并且不限于标准弯曲形态，例如半球形或半椭圆形形态。弯曲表面150可以另外或替代地包括下列项中的一个或更多个：扫掠(swept)样条线或其他线的闭合横截面几何形状、闭合横截面几何形状的挤出形状、绕着轴的旋转得到的表面、表面区块(patch)(例如双线性表面区块、bezier表面区块)以及任何其他合适的弯曲特征。外表面可以另外地或替代地包括与安装或耦合到其他系统组件相关联的非弯曲特征(例如边缘、转角等)，以提供例如结构支撑。此外，尽管所描述的热管理设备100的实施例的导热主体110优选地与热源的弯曲表面对接，但是导热主体110可以替代地被配置成促进来自热源的非弯曲表面(例如平面表面、具有尖锐边缘的表面等)的热传递。

例如，导热主体110还可以具有与将热从热源耗散掉并进入另一吸热元件内相关的另一外表面。另一外表面因此可以与从热源移除的定制热耗散表面(例如头戴式显示器的前面板190)对接。类似于热源160的弯曲表面150，与导热主体110的另一表面对接的定制热耗散表面可以是不规则的，并且具有不限于标准弯曲形态的凸和/或凹特征。

在一些实施例中，导热主体110可以在结构上与另一系统或设备对接。因此，导热主体110可以物理安装到热源160，并向热源160提供结构支撑。如图1a所示，导热主体110和/或热管理设备100作为整体可以支撑头戴式显示单元的顶侧和底侧。在其他实施例中，导热主体110和/或热管理设备100可用于为其他设备提供支撑。在变型方案中，可以使用紧固件(例如螺栓、螺钉)、热粘合工艺、粘合剂粘合工艺(例如，使用包括高导电性成分的粘合剂)和/或任何其他合适的紧固件或工艺来实现安装。

如图1a所示，热源160可以是(例如人工现实系统的)头戴式显示器(hmd)的部件，并且弯曲表面150是hmd的面板的弯曲表面，其中弯曲表面由具有两个主要凸部分的样条线限定，该两个主要凸部分由凹部分(例如，对应于用户的面部)分开。然而，热源160和/或弯曲表面150可以与在处理操作期间产生热的计算设备的任何其他合适部件的部件相关联。进一步替代地，热源可以与具有将以其他方式受益于热管理设备的部件的非计算系统相关联。

导热主体110包括凹入部阵列和突出部阵列(例如，作为在单个工艺中制造的特征、作为同时制造的特征等)，凹入部阵列包括凹入部120a和120b，以及突出部阵列包括突出部130a和130b。替代地，导热主体110可以通过提供基板来支撑凹入部阵列和/或突出部阵列，凹入部可以从该基板形成和/或突出部可以耦合到该基板(例如，在不同的制造工艺中)。

凹入部阵列用于限定突出部阵列的位置和导热主体110的内部体积的特征。凹入部阵列还可以提供改善热传递(例如，通过强制和/或自然对流)的元件的位置，如下面更详细描述的。相对于导热主体110的外表面，凹入部阵列是在导热主体110的一个或更多个端面上限定的凹特征。凹入部阵列的凹特征可以由任何合适的曲线限定。凹入部阵列的凹入部优选地在尺寸上与彼此相同或相似，但是凹入部阵列可以替代地包括不同尺寸的凹入部，以便限定内部体积的不一致的内部结构(例如，涉及与内部体积的流体体积相关联的热传递机构)。

图1b描绘了根据一个或更多个实施例的图1a的热管理设备100的另一视图。图1b中的热管理设备100的视图在x-y平面中。包括凹入部120c、120d和120e的凹入部阵列可以包括分布在导热主体110的第一外表面180a上的第一子阵列120d和分布在与导热主体110的第一外表面180a相对的第二外表面180b上的第二子阵列120e。第一子阵列120d和第二子阵列120e优选地在被限定在第一外表面和第二外表面之间(例如，被限定在第一外表面和第二外表面之间的中间)的假想表面两侧彼此相对。第一子阵列120d和第二子阵列120e可以进一步在假想表面两侧上彼此镜像，使得第一子阵列120d和第二子阵列120e的位置到一个平面上的投影彼此重叠或彼此对准。关于导热主体110的相对表面，第一子阵列120d可以在内部体积140内耦合到凹入部阵列的第二子阵列120e。替代地，第一子阵列120d可以由在内部体积140内的间隙与凹入部阵列的第二子阵列120e分开。因此，第一子阵列120d和第二子阵列120e的位置可以限定内部体积140的特征(例如腔形态特征)，其在下面关于突出部(包括突出部130c)的阵列被进一步描述。

突出部阵列的作用在于提供用于传递来自热源160的弯曲表面150的热的表面积，并连同凹入部阵列一起限定导热主体110的内部体积140的特征。关于表面积，突出部130的阵列因此可以限定位于热源和内部体积140的内容物之间的热耦合的界面，并且与光滑表面相比可以提供用于热传递的更大表面。突出部阵列还可以提供改善热传递(例如，通过强制和/或自然对流)的表面特征，如下面更详细描述的。

突出部阵列的突出特征优选地被限定在凹入部阵列的相邻凹入部之间的空间中。在尺寸上，突出部阵列的突出特征可以具有从1至15毫米的(例如，在相邻凹入部的谷之间测量的)特征宽度和/或从1至15毫米的(例如，从相邻凹入部的谷到突出部的峰测量的)特征高度。

在外部，突出部阵列与分布在导热主体110的外表面上的凹入部120的阵列一起限定与热源的非平面热界面。热源可以是直接产生热的物体或者从直接热发生器接收热用于耗散到热管理设备的中间物体。优选地，非平面界面给热源的弯曲表面提供大于80％的覆盖区域。然而，非平面界面可以给热源提供另一合适的覆盖区域(例如大于50％的覆盖、大于60％的覆盖、大于70％的覆盖、大于90％的覆盖、大于99％的覆盖等)。类似地，关于与从热源耗散掉热相关联的导热主体的另一表面，该另一表面可以被成形为提供具有从热源耗散掉热的定制表面(例如头戴式显示器的前面板)的合适的覆盖区域(例如大于50％的覆盖、大于60％的覆盖、大于70％的覆盖、大于80％的覆盖、大于90％的覆盖、大于99％的覆盖等)。

突出部阵列的突出部和凹入部阵列的凹入部可以具有弯曲边缘。关于下面描述的制造方法，弯曲边缘可以防止与三维(3d)打印系统的行进头的惯性相关联的工艺产物(例如，在尖锐转角或边缘处产生的不连续性)的生成。因此，关于凹入部120的阵列和/或突出部阵列的边界特征，边界特征的转角和边缘可以具有大于1毫米的曲率半径；然而，突出和/或凹入的特征的曲率半径可以小于1毫米(例如，涉及下面描述的替代制造工艺)。

突出部阵列的突出部是中空的，从而在导热主体110的内部体积140内限定至少一个腔。在凹入部阵列的变型方案(其中第一子阵列120d在内部体积内耦合到凹入部阵列的第二子阵列120e)中，内部体积可以被限定为通道145的栅格网络，通道145允许流体体积170流动通过毛细管特征。替代地，在设备100的变型方案(其中在导热主体110的外表面的相对表面处的凹入部的背面由间隙分开)中，内部体积可以被限定为具有从核心体积延伸的突出部和/或凹入部的连续整体体积。

在尺寸上，在内部体积140的腔和导热主体100的外表面之间的壁优选地为至多200微米厚。类似地，在内部体积140的相邻腔之间的壁优选地为至多200微米厚，从而为热管理设备100提供用于热传递的合适的壁厚，同时有助于总的低设备重量。然而，在替代变型方案中，在外表面和内部腔之间的壁厚和/或在相邻腔之间的壁厚可以大于或等于200微米厚。

在变型方案(其中内部体积140被限定为通道145的网络)中，通道可以具有圆形、椭圆形、多边形或边界不规则的横截面。横截面形状、沿通道的长度的横截面的变化、相对于重力的定向和/或其他特征可以在下面更详细描述的冷却操作模式的阶段期间使在液相下的流体体积170的流动方向被引导为朝向热源160(例如，以在液相下从热源160吸收更多的热)。例如，通道可以被配置为具有关于表面张力方面、液体密度、重力、流体的接触角以及期望长度(液体应通过毛细作用力沿着该期望长度流动)的合适的半径。另外地或替代地，通道可以被设计成具有期望定向以允许液体通过重力朝着热源160流动。

在变型方案(其中通道包括具有椭圆形或圆形横截面的通道)中，通道可以具有从0.1至5毫米的特征直径；然而，在变型方案中，通道可以替代地具有小于0.1毫米或大于5毫米的特征直径。此外，通道145的网络可以包括具有均匀横截面尺寸或替代地具有变化的横截面尺寸(例如，涉及冷却操作循环阶段)的通道。类似于凹入部阵列和突出部阵列的方面，关于热管理设备100的结构稳健性，在导热主体中形成的通道145的网络为导热主体110提供抵抗由低于大气压力的压力和在冷却操作模式中的诱导热应力引起的导热主体的变形的结构刚度，从而提供设备的高的强度重量比。

通道145的网络优选地具有遍及所有通道的开放路径，这可以允许具有减少数量的端口的下面所述的冲刷操作。然而，通道140的网络可以替代地具有多个路径，包括彼此分开的路径(例如非流体耦合的通道)。另外地或替代地，在一些变型方案中，通道232的网络可以包括多层通道，如下所述。

流体体积170可以由在热管理设备100和/或热源160的运行温度的范围内经历相变的流体组成。相变可以在液相和气相之间、在固相和液相之间、在固相和气相之间或者在其他合适的相之间(例如在不同的固相之间)。因此，在一些变型方案中，流体体积可以用至少在冷却操作模式的某个部分处具有固体状态的材料体积代替，如下所述。在一个变型方案中，流体体积170由水组成，并且流体体积170在热管理设备200的操作期间经历在液相和气相之间的相转变。在替代变型方案中，流体体积170可以包括氨、甲醇、乙醇或另一种醇中的一种或更多种。在又一替代变型方案中，对于在低温范围(例如1-5k)中操作的热源，流体体积170可以包括氦。在另外的替代变型方案中，对于在较高温度应用(例如520-930k)中操作的热源，流体体积170可以包括汞。在另外的替代变型方案中，对于在甚至更高温度应用(例如870-1480k)中操作的热源，流体体积170可以包括钠。在另外的替代变型方案中，对于在甚至更高温度应用(例如2000-3000k)中操作的热源，流体体积170可以包括铟。然而，根据应用和与热源160相关的温度范围，流体体积170可以包括另外的材料。

如关于下面描述的密封操作状态所描述的，流体体积170优选地在低于在正常操作期间的环境压力(例如大气压力)的压力状态下被使用。因此，低压力状态允许流体在热源160的运行温度下有效传递来自热源160的热的期望温度下经历相变。然而，存在于导热主体110的内部体积内的压力可以被选择，以根据应用(例如热源的类型、热源的运行温度)来调节相变转变的温度。

图2描绘了根据一个或更多个实施例的包括第一外表面212、第二外表面214和多层通道的导热主体200的横截面的一部分。导热主体200是导热主体110的变形。导热主体200包括通道网络，其可以包括在导热主体200内的第一深度处的第一层通道204和在导热主体200内的第二深度处的第二层通道206，以便通过多个通道深度从外表面传递热。不同深度的通道可被配置成彼此流体地不耦合，或者可以替代地被配置成彼此流体地耦合(例如，通过将在第一深度处的通道连接到在第二深度处的通道的连接通道)。此外，关于上述流体体积，第一层通道204可以具有保持在其中的第一流体，以及第二层通道206可以具有保持在其中的第二流体，以便提供在热管理设备的不同深度上不同的期望热传递特性。然而，第一层通道204和第二层通道206可以具有保持在其中的相同的流体。

图3描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备300的冷却操作模式310。热管理设备300是热管理设备100的实施例。冷却操作模式310允许热管理设备300以可重复的方式从热源330的弯曲表面340(它们是弯曲表面150和热源160的实施例)循环地传递热。在图3所示的冷却操作模式310的变型方案中，处于液体状态350a的流体体积通过与热源330的弯曲表面340的非平面界面从热源330吸收热，经历到气体状态350b的相转变，在耗散掉来自热源330的热350c时返回到液体状态，并通过上述通道网络的变型方案朝着非平面界面行进回来。在从热源耗散掉热时，热管理设备300可以将热耗散到第二热耗散表面或主体(例如，在包含热管理设备300和第二热耗散表面的设备内部的第二热耗散表面)。因此，热管理设备300可以在冷却操作模式中通过流体体积的相转变作为等温排热系统操作。在冷却操作模式310的替代变型方案中，在导热主体的内部体积内包含的材料可以经历在其他相之间的转变，以便促进来自热源330的排热。

图4a描绘了根据一个或更多个实施例的从示例热管理设备的左前方看的第一立体视图。图4b描绘了从图4a的示例热管理设备的底部后侧看的第二立体视图。图4c描绘了图4a的示例热管理设备的底视图。图4d描绘了图4a的示例热管理设备的前视图。

在图4a-4d的示例热管理设备中，导热主体410由被处理成粉末状金属形式的钛组成，且然后使用激光器被逐层烧结，以形成热管理设备400的结构，如下面关于制造方法900进一步描述的。在特定示例中，凹入部阵列的凹入部420可以具有从1至15毫米的直径和/或从1至10毫米的深度。然而，凹入部阵列的凹入部可以替代地具有关于形态特征的任何其他合适的尺寸。在相关的具体示例中，导热主体410可以由根据另一种方法处理的多种材料(例如材料的组合、复合材料、合金)组成。

在图4a-4d中还示出，凹入部阵列、包括突出部430的突出部阵列和/或内部体积方面可以被配置成没有任何占主导地位的对准方向，从而防止在操作期间关于热致应力和/或与在设备的内部内容物和外部环境之间的压力差相关联的应力的设备导热主体的不期望的变形。在示例中，凹入部阵列可以具有有序配置(orderedconfiguration)(例如，密集配置(packedconfiguration)、紧密密集配置、六边形紧密密集配置、矩形配置、径向对称配置)，其中，在相邻凹入部之间有适当的间距以防止变形。然而，在其他示例中，凹入部阵列可以替代地具有随机分布的配置。进一步替代地，凹入部阵列可以被配置有一个或更多个占主导地位对准方向，使得设备在系统的操作期间以期望的方式变形。类似地，突出部阵列可以具有围绕凹入部阵列的凹入部的有序配置或随机配置。替代地，突出部阵列可以被配置有一个或更多个占主导地位对准方向，使得设备在操作期间以期望的方式变形。

在图4a和4d中还示出的是端口440和端口450，其是在下面关于图5和6更详细地描述的端口530、630和640的实施例。

图5描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的操作状态。热管理设备可以是例如热管理设备100和/或热管理设备300。图5所示的热管理设备的操作状态可以与涉及粉末状金属材料的3d打印工艺相关联，其中在导热主体的内部体积中包含的来自3d打印工艺的残留粉末状金属材料随后通过在制造期间与热管理设备一起打印的一组端口从内部体积被移除。因此，热管理设备可以具有与下面描述的制造方法900相关联的冲刷操作状态520。热管理设备的结构方面可以在冲刷操作状态520中被适当地配置。例如，在冲刷操作状态520中，热管理设备的导热主体510可以包括传输来自内部体积内的金属粉末的一对端口530，其中金属粉末是来自使粉末形成金属的金属打印工艺的残留粉末。

图6描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的另一操作状态。热管理设备可以具有与下面描述的制造方法900相关联的并且作为图5所示的操作状态之后的状态的密封操作状态620，其中密封操作状态与内部体积和保持在其中的内容物的密封相关联，以便产生封闭系统。因此，流体体积可被密封在热管理设备的内部体积内，并相对于外部环境保持在期望状态(例如压力状态)中。热管理设备的结构方面可以在密封操作状态620中被适当地配置。例如，在密封操作状态620中，端口的子部分630被密封(例如一对端口中的第一端口被密封)，而端口的剩余子部分640(例如一对端口中的第二端口)促进流体体积的降压和流体体积到内部体积内的传输。然后，端口的剩余子部分640被密封，使得热管理设备的导热主体610可以在与热源对接时作为封闭系统来操作。

热管理设备——附加元件

热管理设备可以另外地或替代地包括促进改进的热管理操作的附加结构和/或元件。

图7描绘了根据一个或更多个实施例的热管理设备的附加表面特征。热管理设备的导热主体710可以包括促进表面缺陷(例如孔隙率、应力集中)的减少的表面处理720，表面缺陷如果不被处理则可能降低结构稳健性和/或降低设备的操作效率。表面处理720可以包括涂层，并且在变型方案中涂层可以包括下列项中的一个或更多个：环氧树脂涂层、导热聚合物涂层、粉末涂层和任何其他合适的涂层。表面处理可以另外地或替代地包括颗粒渗入处理(particleimpregnationtreatment)。

图8a描绘了根据热管理设备的一个或更多个实施例的包括多个开口的导热主体的外表面的前视图的一部分，该热管理设备的一般版本在图1a中示出。热管理设备的导热主体810可以包括允许空气流动穿过热管理设备的一个或更多个开口820，从而促进用于热传递的额外机制。如图8a所示，凹入部阵列的至少一些凹入部(包括凹入部830)可以包括相应的开口，其允许空气在导热主体810的第一外表面和第二外表面之间流动穿过开口。开口820可以相对于它们的相应凹入部830被置于中心(例如，同心地被置于中心)；然而，开口820可以替代地相对于相应的凹入部830不被置于中心。此外，每个凹入部都可以没有它自己的开口。开口优选地在尺寸(例如直径)上小于相应开口的覆盖区(footprint)，并且优选地不提供在导热主体810的外表面和内表面之间的进入点。然而，开口可以替代地具有任何其他合适的尺寸和/或以任何其他合适的方式相对于凹入部被定位。此外，开口可以远离凹入部和/或突出部例如在导热主体810的周边区域处被定位。

关于热管理设备的突出部，该设备可以另外地或替代地包括增加用于将热源的热传递开的表面积的表面特征。在变型方案中，表面特征可包括位于导热主体的远离热源的区域处的翅片或其他表面延伸件，以便促进从热源排热。

图8b描绘了根据热管理设备的一个或更多个实施例的包括强制对流子系统的导热主体的外表面的前视图的一部分，该热管理设备的一般版本在图1a中示出。热管理设备的导热主体810可以包括允许空气流动穿过热管理设备的强制对流子系统840。强制对流子系统840因此可以提供用于热传递的另一种机制。在变型方案中，强制对流子系统840可以包括空气驱动子系统(例如风扇、通道)和/或流体驱动子系统(例如，允许冷却剂流体在导热主体的表面上或通过导热主体的表面的流体流动的通道或流体容器)。在特定示例中，强制对流子系统840包括风扇，其使用环境空气作为介质来允许来自导热主体的热的强制对流。强制对流子系统840可以沿着凹入部和/或突出部的表面驱动空气或另一种流体，以促进有效的热传递。另外地或替代地，在包括开口820的热管理设备的变型方案中，强制对流子系统840可以将环境空气从第一外表面穿过每个开口驱动到另一外表面。另外地或替代地，在包括翅片的热管理设备的变型方案中，强制对流子系统840可以沿着翅片驱动环境空气。

虽然热管理设备的实施例、变型方案和示例已经被描述为在操作期间的流体封闭系统，但是在替代变型方案中，导热主体的内部体积可以是流体开放的，以允许流体以强制对流穿过腔网络流动。在这些替代变型方案中，流体(例如冷却剂流体)可以例如使用泵或其他压力施加机构被驱动穿过内部体积。

然而，热管理设备可以另外地或替代地包括促进改进的热管理操作的任何其他合适的元件。

制造方法

图9是根据一个或更多个实施例的制造热管理设备的方法900的流程图。可以使用制造系统来执行图9的方法900。制造系统可以包括与3d打印系统通信的计算机辅助设计(cad)系统，该3d打印系统使用粉末状金属材料来构建部件。在实施例中，如下所述，3d打印系统可以包括选择性激光熔化(slm)或直接金属激光烧结(dmls)系统，其包括耦合到致动器的打印床、提供金属粉末并在打印床上分布金属粉末(例如使用辊)的金属粉末沉积器以及耦合到致动系统的热发生器(例如激光器、电子束源等)，该致动系统在构建过程期间相对于打印床移动热发生器。其他实体可以执行在其他实施例中的方法的步骤中的一些或所有步骤。同样，实施例可以包括不同的和/或附加的步骤，或者以不同的顺序执行这些步骤。方法900的作用在于使用用于这样的热管理设备的非传统工艺和非传统材料生成定制的热管理解决方案，这样的热管理设备允许对现有技术的结构和操作改进，如上所述。

制造系统生成910定义热管理设备的主体的形态的数据，以便生成定义热管理设备的主体的外部和/或内部形态特征的计算机可读数据。该数据可以定义上述导热主体的实施例、变型方案或示例的特征；然而，该数据可以替代地定义另一个定制热管理设备的主体的特征。计算机可读数据可以是三维计算机cad格式或可以在方法900的下游步骤中处理的任何其他合适的格式的数据。

制造系统将数据转换920成主体的一组横截面的参数，以便将数据转换成可由3d打印系统使用的格式。关于制造工艺，cad系统可以通过将体积数据划分为主体的二维横截面来转换920数据，其中划分为横截面是基于下列项中的一个或更多个：主体在与制造工艺相关联的构建室内或基板上的适当定向；与粘合到主体的动态构建体的每个部分的适当厚度相关联的横截面厚度；制造装置的特征分辨能力；以及任何其他合适的因素。将数据划分为横截面可以使用分割算法来自动实现，分割算法使用制造相关考虑因素作为边界约束。替代地，将数据划分成横截面可以手动地实现。进一步替代地，cad系统可以直接生成920横截面数据，并省略生成910主体的体积数据。

该数据由制造系统(例如制造系统的3d打印系统)接收，并且对于主体的每组横截面，制造系统调节932打印床基板的高度，制造系统在打印床基板上将粉末状金属材料沉积934在一层中，并且制造系统基于横截面来将粉末状金属材料粘合936到主体的动态构建体。

制造系统调节932打印床基板高度，并且可以将打印床基板降低到适当的高度，这允许横截面依次粘合到主体的动态构建体。在这个配置中，可以相对于主体在打印床基板处的定向从底部向上构建主体。对于正在被构建的每个横截面层，3d打印系统可以另外地或替代地以任何其他合适的方式调节打印床基板的高度或横向位置。

制造系统沉积934粉末状金属材料，并可将适当体积的粉末状金属材料输送到打印床基板上，以及同时或在随后的步骤中确保该体积的粉末状金属材料在打印床基板上均匀地分布(例如，在均匀厚度的层中)。粉末状金属材料可以具有适合于热管理设备的使用的应用的组成，如关于上面的系统所述的。粉末状金属材料还可以具有为最终产品产生期望表面特性(例如，从可允许的粗糙度方面，从可允许的孔隙率方面，等等)的颗粒尺寸(和在颗粒尺寸上的均匀性的程度)。在特定示例中，所使用的粉末状金属材料的颗粒尺寸在直径上低于30微米；然而，所使用的粉末状金属材料的颗粒尺寸可以替代地在直径上大于或等于30微米(例如，在直径上最高到200微米)。

制造系统粘合936粉末状金属材料，并且可以熔化或烧结沉积到保持在打印床基板处的主体的动态构建体上的层的粉末状材料。由3d打印系统进行的粘合936可以使用耦合到致动器的激光器来实现，该致动器产生激光器相对于打印床基板在一个或更多个横向方向上的移动，其中激光器的激活和/或去激活将材料选择性地粘合到动态构建体。激光器可以另外或替代地光学地耦合到光学元件(例如透镜、反射镜等)，光学元件调节入射在期望构建表面上的激光输出的特征。粘合参数可以基于下列项中的一个或更多个：粉末状金属材料颗粒尺寸、粉末状金属材料组成、耦合到激光器的致动器部件的质量(例如台架质量、激光头质量等)、激光输出相关参数(例如波长、功率、强度、辐照度、光束形状等)、构建环境参数(例如构建环境的体积、在构建环境中的氧含量、在构建环境中的其它气体含量、构建环境的温度等)以及任何其他合适的构建参数。在特定示例中，3d打印系统可以使用光纤激光器(例如镱光纤激光器)。在替代变型方案中，3d打印系统可以使用电子束输出设备或使金属颗粒熔化或烧结到主体的动态构建体的任何其他合适的能量源。

制造系统可以可选地包括表面处理系统，其可以密封940主体的外表面的缺陷。如上面关于元件260所述的，密封主体的缺陷或其它不期望的表面方面可以包括实施表面处理过程，该表面处理过程包括涂覆过程(例如环氧树脂涂覆过程、导热聚合物涂覆过程、粉末涂覆过程等)中的一个或更多个。表面处理过程可以另外地或替代地包括执行颗粒渗入过程以将颗粒嵌入到主体的表面内。

制造系统可以可选地包括冲刷系统，其可以从主体的内部体积中冲刷950粉末状金属材料。冲刷可以从主体的内部体积移除松散的金属颗粒，从而防止松散的颗粒在操作期间引起设备的不期望的行为(例如，由于通道堵塞、由于热集中区域的创建等)。冲刷粉末状金属材料可以包括将流体(例如空气、水、另一流体)传输到主体的一个或更多个入口端口内，并通过主体的一个或更多个出口端口出来，从而用流体流从内部体积中携带松散的金属材料。

制造系统可以可选地包括流体传输系统，其可以将流体传输960到主体的内部体积中，其中流体在热管理设备的正常操作期间被保持在内部体积中。传输流体可以包括将处于降压状态(例如，在具有比环境压力低的压力的状态下)的流体通过一个或更多个入口端口传输到内部体积中。因此，在传输流体时，流体传输系统与其他系统一起可以至少密封提供到主体的内部体积的通路的端口的子部分，以及然后在流体传输到主体中之后封堵剩余的端口(例如通过焊接、通过堵塞等)，使得热管理设备可以在与热源对接时作为封闭系统来操作。

制造系统可以可选地包括紧固系统，其可以将主体的外表面耦合970到热源。主体到热源的耦合的作用在于建立在热管理设备和热源之间的热界面，以便提供用于从热源有效排热的机制。主体到热源的耦合还用于允许热管理设备以以前不可实现的方式在结构上支撑热源和/或与热源相关联的其他设备部件。紧固系统可以使用机械紧固件(例如螺钉、螺栓等)、粘合剂、热紧固元件、磁性紧固件和/或任何其他合适类型的紧固件。

如上面所指示的，可以替代地根据另一种方法来产生热管理设备的实施例。在一个这样的替代制造方法中，热管理设备的制造可以包括铸造和浸渍工艺(或其他包封工艺)。例如，可以使用第一材料来产生上述通道网络的铸件，该铸件然后可以被包封(例如通过浸渍)在导热的第二材料中。然后，可以移除第一材料(例如使用热工艺、使用化学工艺、使用机械工艺、使用光激发工艺等)，以便在导热主体内形成通道网络。在另一替代的制造方法中，热管理设备的制造可以包括模制或铸造导热主体及其通道网络的分离件(例如半件)，并且分离件可以粘合在一起(例如使用热粘合工艺、使用粘合剂粘合工艺、使用化学粘合工艺等)。然而，热管理设备的制造可以以另外的合适的方式被执行。

与热管理设备相关联的示例系统环境

人工现实系统可以包括向用户呈现内容的头戴式显示器，内容包括具有计算机生成的元素(例如二维(2d)或三维(3d)图像、2d或3d视频、声音等)的物理真实世界环境的虚拟和/或增强视图。在一些实施例中，所呈现的内容包括经由外部设备(例如扬声器和/或头戴式受话器)呈现的音频，该外部设备接收音频信息，并基于该音频信息来呈现音频数据。可以包括一个或更多个刚性主体，刚性主体可以刚性或非刚性地耦合在一起和/或由上述热管理设备的实施例、变型方案或示例在结构上支撑。刚性主体之间的刚性耦合导致耦合的刚性主体类似于单个刚性实体。

hmd可以包括下列项中的一个或更多个：dca、电子显示器、光学组件、一个或更多个位置传感器、imu、可选的眼睛跟踪系统和可选的变焦模块，变焦模块与计算机处理子系统相结合可以在操作期间产生热。hmd的一些实施例可以另外地或替代地具有任何其他合适的元件。此外，由所描述的各种部件提供的功能可以在其他实施例中不同地分布在hmd的部件当中。

附加配置信息

本公开的实施例的前述描述出于说明的目的被提出；它并不意图为无遗漏的或将本公开限制到所公开的精确形式。相关领域中的技术人员可以认识到，按照上面的公开，许多修改和变化是可能的。

本描述的一些部分从对信息的操作的算法和符号表示方面描述了本公开的实施例。数据处理领域的技术人员通常使用这些算法描述和表示来向本领域的其他技术人员有效地传达他们工作的实质。这些操作(虽然在功能上、计算上或逻辑上被描述)被理解为关于制造工艺由计算机程序或等效电路、微代码或诸如此类来实现。此外，将操作的这些布置称为模块有时候也被证明是方便的而不失一般性。所描述的操作和它们的相关模块可以体现在软件、固件、硬件或其任何组合中。

可以利用一个或更多个硬件或软件模块单独地或与其他设备组合地来执行或实现本文描述的任何步骤、操作或过程。在一个实施例中，利用包括包含计算机程序代码的计算机可读介质的计算机程序产品来实现软件模块，该计算机程序代码可以由计算机处理器执行以用于执行(例如关于制造工艺)所描述的步骤、操作或过程中的任一个或全部。

本公开的实施例也可以涉及用于执行本文的操作的装置。该装置可以出于所需的目的被特别构造，和/或它可以包括由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置的通用计算设备。这种计算机程序可以存储在非暂时性的、有形的计算机可读存储介质或者适合于存储电子指令的任何类型的介质中，这些介质可以耦合到计算机系统总线。此外，在说明书中提到的任何计算系统可以包括单个处理器或者可以是为了提高的计算能力而采用多种处理器设计的架构。

最后，在说明书中使用的语言主要出于可读性和指导目的而被选择，并且它可以不被选择来描绘或限制创造性主题。因此，意图是本公开的范围不由该详细描述限制，而是由在基于其的申请上发布的任何权利要求限制。因此，实施例的公开旨在对本公开的范围是说明性的，而不是限制性的，在所附权利要求中阐述了本公开的范围。