Flüssigkeitskühlkörper Hotspots effektiv gekühlt – auf die Fertigung kommt es an!

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CTX Thermal Solutions GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

DMB Technics AG

Flüssigkeitskühlkörper kommen immer dann zum Einsatz, wenn passive oder lüftergestützte Kühllösungen an ihre Grenzen stoßen und eine sichere Kühlung gewährleistet sein muss. Bei den Fertigungsverfahren für Flüssigkeitskühlkörpern gibt es allerdings große Unterschiede.

Das optimale Fertigungsverfahren von Flüssigkeitskühlkörpern für die jeweilige Anwendung hängt von verschiedenen Faktoren wie gewünschtem Material und Kühlmittel, benötigter Kühlleistung sowie der erforderlichen Kühlkörper-Stückzahl ab. CTX bietet daher verschiedene Verfahren für die Fertigung von Flüssigkeitskühlkörpern an. Das Unternehmen greift auf eine Vielzahl von Fertigungsverfahren, Kühlmitteln und Materialien zurück. So fließen je nach Anwendung Wasser, Glykol, Öl, Alkohol oder – in Ausnahmefällen – Gase als Kühlmittel durch Rohre aus Kupfer, Aluminium oder Edelstahl im Innern einer Aluminium- oder Kupferplatte.

Flüssigkeitskühlkörper-Fertigungsverfahren passend zur Anforderung

Der klassische Flüssigkeitskühlkörper besteht aus einer Aluminium-Kühlplatte mit eingebetteten Rohren aus dem leicht zu bearbeitenden, exzellenten Wärmeleiter Kupfer. Auch Rohre aus Edelstahl oder Aluminium sind möglich, leiten die Wärme jedoch weniger gut ab.

Als Fertigungsalternativen kommen Aluminiumdruckguss, Hochtemperaturlöten, Reibrührschweißen, Kaltfließpressen und Exttrusion zum Einsatz. Aluminiumdruckguss ist geeignet für die kosteneffiziente Herstellung von großen Mengen an Kühlsystemen, beispielsweise für die Elektromobilität. Mithilfe des Druckgusswerkzeugs lassen sich mehrere Kühlplatten mit schwierigen Kühlkörpergeometrien in einem Druckvorgang produzieren.

High-End-Anwendungen oder komplexe Geometrien erfordern besondere Lösungen: Hier kommen die sogenannten Brazed-Kühlkörper zum Einsatz. Bei ihnen werden Ober- und Unterplatte durch Hochtemperaturlöten miteinander verbunden und die Kühlkanäle werden in die Platten gefräst.

Das Reibrührschweißen eignet sich für die Herstellung von Flüssigkeitskühlkörpern für den Einzel- und Prototypenbau, aber auch für die Serienfertigung. Ein Vorteil ist, dass die Kühlkörper keine gesonderten Rohre benötigen, da die Kühlkanäle in die Aluminiumkühlplatte gefräst werden.

Für IGBTs und andere elektronische Hochleistungsbauteile ist das Kaltfließpressen das ideale Verfahren, da es für eine verlustfreie Wärmeleitung zwischen Finnen, Kühlrohren und -platten sorgt. Der Formgebung der Stifte und Rippen sind dabei kaum gestalterische Grenzen gesetzt.

Wenn große Serien an Flüssigkeitskühlkörpern benötigt werden, bietet sich das Extrusionsverfahren an. Bei diesem erfolgt die Fertigung der aus Aluminium bestehenden Kühlkörper in einer schrittweisen Extrusion, wodurch der innere Kühlkanal stabil bleibt.

Das Unternehmen aus Nettetal bietet neben der Entwicklung und Fertigung von applikationsspezifischen Kühlkörpern auch maßgeschneiderte Dienstleistungspakete an. Dazu zählt die thermische Simulation eines potenziellen Kühlkörpers ebenso wie das Erstellen der benötigten CAD-Daten und 3D-Modelle sowie eine Beratung hinsichtlich Kühlkörperdesign und Fertigungsoptimierung. Die Experten für Thermomanagement übernehmen zudem auf Wunsch die komplette logistische Abwicklung der Kühlkörper- und Gehäuselieferungen. (kr)

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