Anwendung der 3D-Drucktechnologie im thermischen Kühlkörperdesign

Die Entwicklung von Kühlkörpern für kleine elektronische Geräte wie LEDs und Computerchips erfordert ein empfindliches Gleichgewicht zwischen den Designanforderungen: Sie müssen so klein und leicht wie möglich sein und gleichzeitig eine extrem starke Wärmeableitung bieten. Der Kühlkörper im herkömmlichen Design ist zu schwer. Mithilfe der Topologieoptimierung können wir die Masse reduzieren und die Kühlleistung so gering wie möglich opfern.

Wenn das Design einer geometrischen Struktur sehr komplex ist, wie stellt man dann einen Heizkörper her? Es ist ein additives Fertigungsverfahren namens Selective Laser Melting (SLM) entstanden. Dieses Verfahren eignet sich sehr gut zur Herstellung von Strahlern mit topologieoptimiertem Design, da die Präzision des Lasers die Herstellung komplexer und detaillierter Geometrien ermöglicht. Um das Kühlkörperdesign mit dem geringsten Leistungsverlust zu finden, haben wir die Kühlkörperdesigns verglichen, die mit verschiedenen Optimierungs- und Herstellungsmethoden entwickelt wurden.

Datensimulation des Hetsink-Designs:

Es gibt zwei normale Möglichkeiten, die 3D-Druck-Kühlkörpersimulation fertigzustellen: Parameteroptimierung und Topologieoptimierung. Durch die Parameteroptimierung werden viele Rippen mit einheitlicher Größe und gleichmäßigem Abstand erzeugt, während das Topologieoptimierungsdesign eine Korallenflossenstruktur aufweist und deren Breite mit der Bewegung nach außen abnimmt.

Parametrische und topologische Optimierungsansätze sind weit verbreitete Techniken zur Leistungsverbesserung von Komponenten im Hinblick auf verschiedene Ziele. Insbesondere die Topologieoptimierung führt häufig zu komplexen Geometrien, die mit herkömmlichen Fertigungsverfahren nur schwer oder gar nicht herstellbar sind.