Entwicklung & Konstruktion, Thermomanagement

Kühlkörper mithilfe von Thermosimulationen entwickeln

Die Ent­wick­lung und Opti­mie­rung von Kühl­lö­sun­gen kann über zwei ver­schie­de­ne Metho­den erfol­gen: Ent­we­der man ori­en­tiert sich an Erfah­rungs­wer­ten und fer­tigt dar­auf auf­bau­end meh­re­re Vari­an­ten von Pro­to­ty­pen, die dann getes­tet wer­den. Ande­rer­seits besteht die Mög­lich­keit, lang­wie­ri­ge Ver­suchs­auf­bau­ten und Pro­to­ty­pen durch eine intel­li­gen­te Ent­wick­lung über Ther­mo­si­mu­la­tio­nen und dahin­ter­lie­gen­de künst­li­che Intel­li­gen­zen zu erset­zen.  

wasser-pinkuehlung-thermo-simulation

Wir bei Cool Tec Elec­tro­nic nut­zen inzwi­schen aus­schließ­lich den Ent­wick­lungs­pro­zess auf Basis von Ther­mo­si­mu­la­tio­nen, die fol­gen­de Vor­tei­le bie­ten:  

Schnel­lig­keit

Meh­re­re Vari­an­ten auf Basis von exis­tie­ren­den oder gänz­lich neu­en Model­len inner­halb kür­zes­ter Zeit simu­lie­ren, ver­glei­chen und dadurch die opti­ma­le Kühl­lö­sung für die gege­be­nen Anfor­de­run­gen fin­den. Das Ergeb­nis funk­tio­niert und ist garan­tiert tech­no­lo­gisch und wirt­schaft­lich her­stell­bar. Der Auf­wand von meh­re­ren Pro­to­ty­pen-Zyklen ent­fällt.  

Wirt­schaft­lich­keit

Durch beschleu­nig­te Ent­wick­lungs­zei­ten und damit gespar­te Zeit, der auf das Mini­mum redu­zier­te Mate­ri­al- und Fer­ti­gungs­auf­wand für Pro­to­ty­pen und die per­fekt aus­ge­leg­te Kühl­lö­sung im Ver­gleich zu jeder Standardlösung.

Nach­hal­tig­keit

Der voll­stän­dig vir­tu­el­le Ent­wick­lungs­pro­zess redu­ziert den Mate­ri­al- und Ener­gie­auf­wand auf ein Mini­mum. Außer­dem ermög­licht er den direk­ten und schnel­len Ver­gleich von nach­hal­ti­gen Fer­ti­gungs­ver­fah­ren. So kön­nen bei­spiels­wei­se auch nach­hal­ti­ge Alter­na­ti­ven zu bestehen­de Fer­ti­gungs­ver­fah­ren hin­sicht­lich der Per­for­mance in weni­gen Schrit­ten eva­lu­iert und ein­ge­schätzt wer­den und erst nach posi­ti­ven Ergeb­nis­sen in der Fer­ti­gung umge­setzt wer­den. 

Der Ablauf einer Ther­mo­si­mu­la­ti­on bei Cool Tec Elec­tro­nic

Wir ver­fol­gen einen struk­tu­rier­ten Ent­wick­lungs­pro­zess, an den wir selbst die höchs­te qua­li­ta­ti­ve und effi­zi­en­te Erwar­tungs­hal­tung haben. 

Jede Anfra­ge bzgl. der Neu­ent­wick­lung einer neu­en Kühl­lö­sung oder der Opti­mie­rung bzw. dem Rede­sign eines bestehen­den Kühl­kör­pers star­tet mit einem unver­bind­li­chen Erst­ge­spräch mit dem zustän­di­gen Key Account Mana­ger. Das Erst­ge­spräch dient dazu, die Anfor­de­run­gen und Erwar­tun­gen zu ver­ste­hen und die Kun­den­or­ga­ni­sa­ti­on ken­nen­zu­ler­nen. Das Ergeb­nis der Erst­ge­sprächs ist eine bei­der­sei­ti­ge Ein­schät­zung, ob eine Ther­mo­si­mu­la­ti­on und des­sen Ergeb­nis für den Kun­den den erwar­te­ten Sinn brin­gen wird. Soll­te dem so sein, erfolgt dar­auf­hin der Aus­tausch der not­wen­di­gen For­ma­li­en (z.B. NDA) und vor­lie­gen­den Model­le (z.B. 3D-Model­le oder Skiz­zen) und die Kom­mu­ni­ka­ti­on der gege­be­nen und gewünsch­ten Umgebungs‑, Per­for­mance- und Ther­mo-Para­me­ter (z.B. Umge­bungs­tem­pe­ra­tu­ren, Ver­lust­leis­tun­gen und deren Posi­tio­nie­rung, Anfor­de­run­gen und Wün­sche an Mate­ria­li­en und Tech­no­lo­gien u.v.m.).

Mit­hil­fe die­ser Infor­ma­tio­nen berei­tet sich einer unse­rer Ther­mo-Inge­nieu­re auf das als nächs­tes fol­gen­de, immer noch völ­lig unver­bind­li­che und kos­ten­freie Exper­ten­ge­spräch vor. Wäh­rend die­ses Gesprächs, für das der Ter­min bereits wäh­rend des Erst­ge­sprächs ver­ein­bart wur­de, prä­sen­tiert unser Exper­te die ers­ten Gedan­ken auf Basis des Modells, erfragt ggf. Wei­te­re, not­wen­di­ge Infor­ma­tio­nen und erstellt am Ende des Gesprächs ein trans­pa­ren­tes Ange­bot für die Ent­wick­lung bzw. Opti­mie­rung der gewünsch­ten Kühl­lö­sung.  


Nach Annah­me des Ange­bots läuft die Ent­wick­lung wie folgt ab:  


Startphase (Schritt 1)
Bei neu­en Pro­jek­ten greift unse­re Tech­no­lo­gie auf bestehen­de Ver­gleichs­pro­jek­te und Pro­duk­te zurück, die dann von unse­ren Exper­ten mit Blick auf die vor­lie­gen­den Anfor­de­run­gen opti­miert wird. So garan­tie­ren wir die Ent­wick­lung einer mög­lichst effi­zi­en­ten und vor allem wirt­schaft­lich her­stell­ba­ren Kühl­lö­sung. Soll­te bereits ein Sys­tem im Ein­satz sein, simu­lie­ren wir die aktu­el­le Lösung, um den ther­mi­schen Ist-Zustand des Sys­tems zu bestim­men. Das ist wich­tig, um bei­spiels­wei­se ther­mi­sche Hot­spots zu erkennen.
 
Ent­wick­lungs- und Opti­mie­rungs­pha­se (Schritt 2)
Wir opti­mie­ren auf Basis des ers­ten Ent­wurfs und vor allem der prä­fe­rier­ten Tech­no­lo­gien die opti­ma­le Kühl­lö­sung. Soll­ten uns kei­ne beson­de­ren, kun­den­sei­ti­gen Erwar­tun­gen vor­lie­gen, opti­mie­ren und ent­wi­ckeln wir grund­sätz­lich nach fol­gen­den drei Kri­te­ri­en: Ther­mi­sche Per­for­mance, wirt­schaft­li­che und pro­zess­si­che­re Her­stell­bar­keit und Nach­hal­tig­keit in Bezug auf Mate­ria­li­en und Res­sour­cen im Herstellungsprozess.
 
Ergeb­nis­pha­se (Schritt 3)
In die­ser Pha­se bewer­ten wir die Ent­wick­lungs­er­geb­nis­se aus der Opti­mie­rungs­pha­se, wäh­len die effi­zi­en­tes­te oder mög­li­che Vari­an­ten aus und prä­sen­tie­ren sie in ent­spre­chen­der Form mit unse­ren Kunden. 

Meis­tens geht es gleich danach in die Her­stel­lung eines oder meh­re­rer Pro­to­ty­pen, die dann bereits für voll­funk­ti­ons­fä­hi­ge Test­zy­klen ein­ge­setzt wer­den kön­nen, da das Wis­sen um die ther­mi­sche Per­for­mance bereits besteht. Wenn gewünscht, mes­sen wir die Pro­to­ty­pen unter Labor­be­din­gun­gen und glei­chen sie noch­mals mit den Simu­la­ti­ons­er­geb­nis­sen ab.  

Autor: Benedikt Lausberg

Veröffentlicht am 30.11.2022

© 2024 - Cool Tec Electronic GmbH

Verwandte Beiträge

Künstliche Intelligenz im Thermomanagement

Künst­li­che Intel­li­genz (KI) revo­lu­tio­niert den Bereich der Wär­me­tech­nik und bie­tet neue Werk­zeu­ge und Tech­ni­ken zur Ver­bes­se­rung von Design, Ana­ly­se und Steue­rung ther­mi­scher Systeme. Einer der wich­tigs­ten Berei­che, in denen KI einen bedeu­ten­den Ein­fluss hat, ist die Opti­mie­rung von ther­mi­schen Sys­te­men. Her­kömm­li­che Opti­mie­rungs­ver­fah­ren, wie z. B. der Gra­di­en­ten­ab­stieg, kön­nen bei der Anwen­dung auf kom­ple­xe ther­mi­sche Sys­te­me...

Veröffentlicht am 01.12.2023

Vernachlässige den Rth-Wert bei der Auswahl deiner Kühlkörper

Ein großes Problem bei den angegebenen Werten für Wärmewiderstände von Kühlkörpern liegt darin, dass keine Norm zur Bestimmung existiert.

Veröffentlicht am 20.11.2023

Grüne Transformation: Herausforderungen der Elektronikkühlung

Aufgrund der zunehmenden Leistungsdichten auf verkleinertem Raum müssen elektronische Bauelemente effektiver gekühlt werden.

Veröffentlicht am 10.11.2022

Dein Know How erweitern

Jetzt unseren Terminplanungsassistent nutzen oder in gebündelter Form Inhalte abrufen!