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Simulieren statt probieren Der Weg zur optimalen Kühllösung

Redakteur: Kristin Rinortner

Die Produktoptimierung mittels CFD-Tools war früher komplizierter als heute. Deswegen probierte der Entwickler lieber als zu simulieren. Bessere Tools und Dienstleister haben heute die Sachlage verändert.

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EKL AG
ROHM Semiconductor GmbH
CADFEM Germany GmbH
PVA TePla AG
Thermische Simulation: Sie bringt eine Reihe von Vorteilen bei der thermischen Optimuierung eines Systems und bei der Entwicklung
Thermische Simulation: Sie bringt eine Reihe von Vorteilen bei der thermischen Optimuierung eines Systems und bei der Entwicklung
(Bild: EKL)

Ständig wachsende Anforderungen und immer komplexer werdende Anwendungen machen eine wohlüberlegte Vorbereitung unumgänglich – speziell im Hinblick auf Leistungs- und Kostenoptimierung in einem sich immer schneller ändernden Markt.

Durch eine frühzeitiges Einbinden der thermischen Simulation in die Systementwicklung können thermische Probleme früh erkannt und behoben werden. Die Simulation bietet den effizientesten Weg, um Temperaturentwicklungen und Strömungsbedingungen zu visualisieren. Eine Vernachlässigung des thermischen Managements kann im schlimmsten Fall zum Scheitern eines Projekts führen.

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Wie die thermische Simulation funktioniert

Bei der thermischen Simulation wird anhand von Randbedingungen zunächst ein Simulationsmodell aufgebaut. Bei bestehenden Systemen wird der Systemaufbau mit der bestehenden Kühllösung in das Simulationsmodell übernommen und simuliert. Um zuverlässige Simulationsergebnisse zu erhalten, muss das 3-D-Modell vorab für das Simulationsprogramm sorgfältig aufbereitet werden.

Bei Neuentwicklungen wird basierend auf den Randbedingungen ein erster Kühllösungsentwurf konstruiert und anschließend simuliert. Dabei bietet es sich an, mehrere Simulationen verschiedener Lösungsmöglichkeiten durchzuführen und die Ergebnisse zu bewerten, um daraus die optimale Kühllösung zu konstruieren.

Um eine thermische Simulation durchführen zu können sind folgende Informationen notwendig:

  • Thermische Leistungen der Komponenten,
  • Umgebungstemperatur,
  • 3-D-Daten des Systems,
  • Materialien der Komponenten,
  • Betrieb mit Lüfter / lüfterlos,
  • Zielvorgaben hinsichtlich der Temperaturen.

Die Vorteile durch den Einsatz von thermischer Simulationen im Entwicklungsprozess sind:

  • Vermeiden thermischer Probleme bereits im Vorfeld,
  • massive Zeitersparnis bei der Entwicklung / weniger Entwicklungsschleifen,
  • transparente und planbare Entwicklungskosten,
  • kürzere Prototypenphasen,
  • leistungs-, und kostenoptimierte Kühllösungen,
  • frühzeitiges Aufdecken von Hot Spots im System,
  • Aufdecken von weiterem Optimierungspotenzial im Systemaufbau (z.B. Größenreduzierung bei gleicher Leistung, Anordnung von Bauteilen, Größe und Anzahl von Lüftungsschlitzen im Gehäuse).

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