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Lange neigte man in der Produktentwicklung dazu, \u201ezur Sicherheit\u201c alles einfach etwas kr\u00e4ftiger zu dimensionieren.Dem stehen heute mehrere Argumente entgegen: Je enger die Baur\u00e4ume werden, desto weniger Platz bleibt f\u00fcr \u00dcberdimensionierung. Zudem ist \u00dcberdimensionierung eine Verschwendung \u2013 sowohl aus betriebswirtschaftlichen wie auch aus umwelttechnischen Gesichtspunkten. Der Konstrukteur muss also immer mehr an die Grenzen des Materials gehen, zudem sorgt die zunehmende Miniaturisierung daf\u00fcr, dass der W\u00e4rmeabfuhr steigende Bedeutung zukommt \u2013 je kleiner die Geh\u00e4use, desto schneller entsteht ein Hitzestau. Je kompakter und je komplexer Produkte werden, desto wichtiger wird also die Simulation \u2013 nicht nur von Festigkeiten, sondern auch der W\u00e4rmeverteilung.<\/p>\n
Dabei nutzt es wenig, wenn die Simulation erst am Ende des Entwicklungsprozesses steht. Dass die Simulation erst sehr sp\u00e4t im Produktentwicklungsprozess zum Tragen kommt, hat eher historische Gr\u00fcnde: Die Simulationspakete waren sehr komplex zu bedienen und die Vorbereitung der Daten war arbeitsintensiv. Da die Rechenleistung der vorhandenen Computer weit geringer war als heute, musste die zu berechnende Geometrie m\u00f6glichst stark vereinfacht werden, zus\u00e4tzlich wurde oft die Physik durch Annahmen vereinfacht. Diese Vorbereitungen und die eigentliche Simulation waren zeitaufw\u00e4ndig und erforderten Spezialisten, so dass es sich nicht lohnte, mit Zwischenst\u00e4nden der Geometrie zu simulieren.<\/p>\n
Diese Situation hat sich grundlegend ge\u00e4ndert: Aktuelle Rechner bieten genug Rechenpower, um \u201emal schnell\u201c eine Berechnung zu starten. Und durch die Integration von Simulationssoftware ins CAD-System f\u00e4llt ein gro\u00dfer Teil der Vorbereitung weg \u2013 die Simulation arbeitet direkt auf den CAD-Daten, schlaue Algorithmen erm\u00f6glichen es, die Physik bei annehmbarem Rechenaufwand sehr detailgetreu zu berechnen.<\/p>\n
So kann der Konstrukteur in SOLIDWORKS sein Modell auch schon sehr fr\u00fch im Prozess analysieren. Gerade wenn es um die W\u00e4rmeableitung geht, kann es viel Sinn machen, schon in einem erst grob festgelegten Geh\u00e4use die wichtigsten W\u00e4rmequellen, Einl\u00e4sse und Ausl\u00e4sse zu definieren und erste Simulationen zu starten. So zeigt sich beispielsweise schnell, ob das verf\u00fcgbare Luftvolumen \u00fcberhaupt ausreicht, um die entstehende W\u00e4rme abzutransportieren. Die gewonnenen Erkenntnisse sind dann eine gute Grundlage f\u00fcr die weitere Entwicklung.<\/p>\n
Ein typisches Beispiel f\u00fcr solche Simulationen findet sich bei der POLYRACK Tech Group, einem f\u00fchrenden Anbieter von integrierten Aufbaul\u00f6sungen f\u00fcr die Elektronikbranche. F\u00fcr effektive Verpackungen von elektronischen Rack-Systemen mit mehreren Leiterplatten, die komplexe Herausforderungen hinsichtlich der W\u00e4rme\u00fcbertragung mit sich bringen, nutzt POLYRACK SOLIDWORKS Flow Simulation. Damit hat das Unternehmen die M\u00f6glichkeit, schnelle Simulationen in Bezug auf das Verhalten bei der W\u00e4rme\u00fcbertragung in Geh\u00e4usekonstruktionen zu erstellen, die zu 90 Prozent f\u00fcr spezifische Anwendungen angepasst sind. Durch diese Erkenntnisse sind die Konstrukteure von POLYRACK in der Lage, die K\u00fchlleistung zu verbessern und gleichzeitig Zeit und Kosten einzusparen. Die Str\u00f6mungssimulationen haben beispielsweise ergeben, dass bei einem Geh\u00e4use mit zehn verschiedenen Hauptplatinen der Einsatz von acht kleinen Ventilatoren f\u00fcr die K\u00fchlung des Systems wesentlich effektiver ist als die in der urspr\u00fcnglichen Konstruktion vorgesehene Verwendung von vier gro\u00dfen Ventilatoren.<\/p>\n
\u201eEs kommt darauf an, die ideale Luftstr\u00f6mung \u00fcber den elektronischen Komponenten zu erreichen\u201c, so Entwicklungsmanager Bernd Knab. \u201eBei Rack-Systemen ist es oft der Fall, dass die Platine, die in der N\u00e4he des Ventilators platziert ist, den Hauptteil des Luftstroms abbekommt, w\u00e4hrend eine andere, die sich etwas darunter befindet, nicht ausreichend gek\u00fchlt wird. Mithilfe von SOLIDWORKS Flow Simulation konnten wir feststellen, dass durch die Platzierung von perforierten Metallplatten vor den Ventilatoren und der Neupositionierung von Leiterplatten der Luftstrom besser verteilt und somit eine homogene K\u00fchlung des gesamten Systems gew\u00e4hrleistet werden kann. Zus\u00e4tzlich zur Optimierung des K\u00fchlungssystems hilft uns SOLIDWORKS Flow Simulation dabei, durchschnittlich zwei Prototypen bei jedem Projekt einzusparen.\u201c<\/p>\n
Durch die Einf\u00fchrung von SOLIDWORKS Flow Simulation und des dazugeh\u00f6rigen elektronischen K\u00fchlmoduls konnte POLYRACK seine Entwicklungszeit von drei Monaten auf zwei Wochen reduzieren, zwei Prototypenbauzyklen einsparen, ein neues Beratungsgesch\u00e4ft f\u00fcr Str\u00f6mungssimulationen aufbauen sowie effektive Ans\u00e4tze bei der Konstruktion von K\u00fchlsystemen entwickeln.<\/p>\n
\u00c4hnliche Einsatzgebiete finden sich in vielen Bereichen, von der Auslegung und Optimierung von Klimasystemen \u00fcber Prozesssysteme in der Chemie, die genau definierte W\u00e4rmeverteilungen einhalten sollen, bis hin zu Konsumg\u00fctern und medizinischen Ger\u00e4ten. Wenn die Simulation wie bei SOLIDWORKS in die Konstruktion eingebunden ist, entstehen schneller ausgereiftere Produkte. Fehlentwicklungen wie ein zu geringes Geh\u00e4usevolumen werden sehr fr\u00fch im Prozess erkannt und die Entwicklung geht von Anfang an in die richtige Richtung.<\/p>\n
Lesen Sie mehr zu diesem Thema in unserem Ratgeber!<\/strong><\/p>\n
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