Warum ist der Kühlkörper aus stranggepresstem Aluminium so beliebt?

Ob Sie CPUs, Leistungselektronik oder LED-Module kühlen, Kühlkörper sind unerlässlich, um Überhitzung zu vermeiden. Kühlkörper aus stranggepresstem Aluminium sind die häufigste Wahl und werden in Geräten von Computern bis hin zu industriellen Laufwerken eingesetzt.

Stranggepresste Aluminiumkühlkörper sind sehr beliebt, da das Strangpressen eine kostengünstige Produktion, thermische Leistung und ein flexibles Design bietet.

Ich werde erklären, warum dieses Verfahren so gut funktioniert, wie die Wärmeleitfähigkeit die Form bestimmt, welche kundenspezifischen Geometrien möglich sind und wo sie am häufigsten eingesetzt werden.

Was macht die Extrusion ideal für Kühlkörper?

Die Extrusion ist der Schlüssel zur Herstellung wirtschaftlicher, effizienter Kühlkörperprofile in großen Mengen.

Durch das Strangpressen von Aluminium können komplexe Querschnitte, enge Rippenabstände und kostengünstige Werkzeuge hergestellt werden, die für Kühlkörperanwendungen von entscheidender Bedeutung sind.

Die wichtigsten Vorteile der Extrusion

Als ich ein Kühlsystem für eine industrielle Oberfräse entwarf, ermöglichte die Extrusion Tausende von Rippen in einem schlanken Profil - etwas, das mit maschineller Bearbeitung oder Gießen zu diesen Kosten unmöglich ist.

Wie wirkt sich die Wärmeleitfähigkeit auf die Konstruktion aus?

Die Wärmeleitfähigkeit eines Materials gibt an, wie gut es die Wärme verteilt, was für die Effizienz des Kühlkörpers entscheidend ist.

Die hohe Wärmeleitfähigkeit von Aluminium (~205 W/m-K) sorgt für ein gutes Gleichgewicht zwischen Leistung, Gewicht und Herstellbarkeit.

Vergleich der Materialien

Kupfer leitet die Wärme fast doppelt so gut, kostet aber mehr und ist schwerer. Aluminium bietet Einfachheit, gute Wärmeleitung und die Möglichkeit, stranggepresst zu werden.

Auswirkungen auf das Design

• Anzahl der Rippen und Abstände: Engere Lamellen vergrößern die Oberfläche. Die Abstände müssen jedoch ein Gleichgewicht zwischen Luftstrom und Wärmewiderstand herstellen.
• Dicke des Bodens: Dickere Unterlagen verringern den Wärmewiderstand, erhöhen aber das Gewicht.
• Flossenhöhe: Höhere Rippen verbessern die Wärmeübertragung, können aber schwanken oder sich verbiegen.
• Orientierung: Vertikale Rippen unterstützen die natürliche Konvektion; horizontale Rippen benötigen möglicherweise eine aktive Kühlung.

Bei meiner Arbeit an LED-Arrays sorgen extrudierte Kühlkörper mit dichten vertikalen Rippen dafür, dass die LEDs bei gleicher Leistung um 30 °C kühler laufen.

Welche individuellen Formen sind möglich?

Mit der Extrusion können Sie nicht nur rechteckige Lamellen formen, sondern auch nahezu endlose Variationen des Querschnitts.

Nahezu jeder 2D-Querschnitt mit angemessener Komplexität kann extrudiert werden: geteilte Rippen, L-Winkel, Wärmerohre, Clips, mehrere Kanäle und Befestigungspunkte.

Beispiel-Formen

1. Gerade Rippenfelder - klassische parallele Flossen
2. Stiftrippen - stranggepresste Bolzen oder runde Pfosten
3. Kamm- oder Treppenstufenprofile - für spezifische Grundfläche oder Luftstrom
4. Integrierte Montageflansche - Bolzenlöcher und Schraubenschlitze eingearbeitet
5. Geteilte Wärmerohrkanäle - Rohrflächen direkt integrieren
6. Hybride Profile - Flossen mit Fahrgestellteilen oder Halterungen kombinieren

Durch das Hinzufügen von kleinen Naben, Kanälen und Befestigungselementen in einem einzigen stranggepressten Teil entfallen Nachbearbeitung und Montage.

In einem Fall habe ich den Kühlkörpern für Leistungsmodule integrierte Befestigungslaschen hinzugefügt, was 15% Kosten und Montagezeit im Vergleich zum späteren Hinzufügen von Halterungen spart.

Welche Branchen nutzen sie am meisten?

Kühlkörper aus stranggepresstem Aluminium sind überall zu finden - von Computern bis hin zu Solarpanels.

Sie werden in großem Umfang in der Elektronik, der LED-Beleuchtung, der Energieumwandlung, der Automobilindustrie, der Telekommunikation und in Industriemaschinen eingesetzt.

Typische Industrieanwendungen

Im Bereich der Solarenergieelektronik haben wir ein Kühlkörperprofil entwickelt, das um ein Gehäuse gewickelt wird und Kühlkörper und Gehäuse in einem extrudierten Teil vereint. Dadurch wurde die Montagezeit verkürzt und die Kühlleistung verbessert.

?? Tiefer eintauchen: Wie sich die Form auf die Kühlung auswirkt

1. Flossen pro Zoll (FPI)

   • Höhere FPI = mehr Oberfläche = bessere Wärmeableitung
   • Zu viele Lamellen schränken jedoch den Luftstrom ein und können die Bildung von Hotspots verursachen.

2. Dicke der Lamellen

   • Dickere Lamellen verteilen die Wärme besser, wiegen aber mehr

3. Verhältnis von Basis zu Flosse

   • Ideale Ausgewogenheit zur Aufrechterhaltung der Wärmeausbreitung am Boden bei ausreichender Oberfläche

4. Ausrichtung des Luftstroms

   • Natürliche Konvektion vs. Zwangsbelüftung (Ventilatoren) beeinflusst Lamellenabstand und -höhe

5. Abstände und Luftstromkanäle

   • Profile können interne Kanäle oder gekämmte Layouts enthalten, um die Luft

Mithilfe der CFD-Analyse habe ich ein extrudiertes Profil so optimiert, dass eine lüftergekühlte LED-Lamelle bei einer Leistung von 100 W nicht mehr als 3 °C von der Grundtemperatur abweicht.

Quiz dich selbst

Schlussfolgerung

• Strangpressen ist ideal für Kühlkörper: Er bietet Komplexität, Oberfläche und Kosteneffizienz.
• Die Wärmeleitfähigkeit von Aluminium schafft den Spagat zwischen Leistung und Zweckmäßigkeit.
• Benutzerdefinierte Profile echte technische Probleme zu lösen und die Anzahl der Teile zu reduzieren.
• Branchen von Elektronik bis Energie verlassen sich täglich auf Kühlkörper aus stranggepresstem Aluminium.

Wenn Sie Hilfe bei der Optimierung des Profildesigns, der Auswahl von Legierungen oder der Überprüfung der thermischen Leistung benötigen, lassen Sie es mich einfach wissen!