Bedeutung & Vorteile

Aluminium ist aufgrund seiner herausragenden Eigenschaften das bevorzugte Material für die Herstellung von Kühlkörpern und Flüssigkeitskühlplatten in der Leistungselektronik. Es bietet eine exzellente Kombination aus guter Wärmeleitfähigkeit, geringem Gewicht und hoher Korrosionsbeständigkeit, die es ideal für verschiedene Kühlanwendungen macht. Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium liegt bei etwa 200 W/mK, was zwar unter der von Kupfer liegt, aber dennoch ausreichend ist, um die in elektronischen Bauteilen entstehende Wärme effizient abzuleiten. Durch das geringe Gewicht von Aluminium wird die gesamte Kühlkonstruktion leichter, was besonders bei Anwendungen, in denen Gewicht eine kritische Rolle spielt, wie in der Luft- und Raumfahrt oder in mobilen Geräten, von Vorteil ist. Ein weiterer wesentlicher Vorteil von Aluminium ist seine natürliche Korrosionsbeständigkeit. Diese Eigenschaft entsteht durch die Bildung einer dünnen, aber dichten Oxidschicht auf der Oberfläche, die das Material vor weiterem Oxidations- und Korrosionsprozess schützt. Dadurch ist Aluminium besonders geeignet für den Einsatz in Flüssigkeitskühlplatten, wo es oft in Kontakt mit Kühlflüssigkeiten wie Wasser oder glycolhaltigen Lösungen steht. Im Vergleich zu Kupfer, das anfällig für Korrosion ist und oft eine zusätzliche Beschichtung benötigt, bietet Aluminium hier eine wartungsarme und langlebige Lösung.

Darüber hinaus ist Aluminium im Allgemeinen kostengünstiger als andere Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer. Diese Kostenersparnis spielt eine wichtige Rolle, insbesondere bei der Produktion großer Stückzahlen oder bei Projekten, bei denen die Kosten ein entscheidender Faktor sind. Aluminium lässt sich zudem sehr gut verarbeiten und bietet eine hohe Flexibilität in der Herstellung, was es ermöglicht, komplexe Geometrien und maßgeschneiderte Designs für spezifische Kühlanforderungen zu realisieren.

Materiallegierung & Anwendung

Für die Produktion von Luftkühlkörpern und Flüssigkeitskühlplatten werden verschiedene Aluminiumlegierungen verwendet, die jeweils spezifische Vorteile bieten. Stranggepresste Legierungen wie EN AW 6060 (Wärmeleitfähigkeit ca. 200 W/mK) und EN AW 6063 (Wärmeleitfähigkeit ca. 200 W/mK) zeichnen sich durch ihre ausgezeichnete Verarbeitbarkeit und Oberflächenqualität aus, wodurch sie sich ideal für Kühlkörper mit komplexen Rippenstrukturen oder dünnen Wandstärken eignen. Diese Legierungen bieten auch eine hohe Korrosionsbeständigkeit und gute mechanische Eigenschaften, was sie vielseitig einsetzbar macht. Für Anwendungen, die höhere mechanische Anforderungen stellen oder bei denen komplexere Geometrien erforderlich sind, werden häufig Gusslegierungen wie EN AW 6082 (Wärmeleitfähigkeit ca. 180 W/mK) und EN AW 5083 (Wärmeleitfähigkeit ca. 120 W/mK) eingesetzt. Diese Legierungen bieten eine höhere Festigkeit und sind sehr formbar, was es ermöglicht, auch anspruchsvolle Kühlkörperdesigns zu realisieren. EN AW 6082 ist bekannt für seine hohe Festigkeit und gute Bearbeitbarkeit, während EN AW 5083 hervorragende Korrosionsbeständigkeit in maritimen Umgebungen aufweist, was es besonders für den Einsatz in feuchten oder aggressiven Umgebungen geeignet macht. Ein weiterer wichtiger Werkstoff für Kühlkörper ist die Legierung EN AW 1050A (Wärmeleitfähigkeit ca. 230 W/mK), die sich durch ihren hohen Reinheitsgrad auszeichnet und besonders in tiefgezogenen oder fließgepressten Kühlkörpern Anwendung findet. Diese Legierung bietet eine außergewöhnlich hohe Wärmeleitfähigkeit, die sie ideal für Kühlkörper mit komplexen Geometrien und hohen Anforderungen an die thermische Effizienz macht. Zudem ist EN AW 1050A sehr duktil, was die Herstellung von Kühlkörpern durch Verfahren wie das Tiefziehen oder Fließpressen erleichtert, ohne die mechanische Stabilität zu beeinträchtigen. Die Verwendung dieser Legierung ermöglicht es, dünnwandige, hochleistungsfähige Kühlkörper zu fertigen, die gleichzeitig leicht und kosteneffizient sind. Walzplatten aus Legierungen wie EN AW 6082 (Wärmeleitfähigkeit ca. 180 W/mK) und EN AW 5754 (Wärmeleitfähigkeit ca. 130 W/mK) werden verwendet, wenn eine besonders homogene Materialstruktur und präzise mechanische Eigenschaften gefordert sind. Sie ermöglichen eine präzise Bearbeitung und sind ideal für Anwendungen, bei denen enge Toleranzen und eine hohe Oberflächenqualität wichtig sind.