DIE NEUE WELT DER KÜHLUNG

NEUARTIGE, LEISTUNGSSTARKE, LEICHTE, KOMPAKTE, MULTIFUNKTIONALE, GESTALTUNGSFREIE, INTEGRIERBARE, NACHHALTIGE KÜHLSYSTEME FÜR VIELE ANWENDUNGEN.

Gemacht aus porösem Aluminiumguss – neuer Werkstoffklasse mit vielen Eigenschaften, die Aluminiumschaum nicht hat.

Offenporiger Aluminium-Kokillenguss ist eine etablierte, nachhaltige Serientechnologie. Die neue Leichtbau-Werkstoffklasse mit neuen mechanischen, strömungsmechanischen, thermischen, akustischen, elektrischen, dekorativen, technologischen und ökologischen Eigenschaften definiert die nächste Evolutionsstufe in der Entwicklung neuartiger thermischen Komponenten und Systeme mit vielen neuen Potenzialen, die mit anderen Technologien nicht realisiert werden können.

Hunderte von möglichen Materialvarianten, neue Phänomene des Wärme- und Stofftransportes, neuartige Monomaterial-Hybride und Multimaterialsysteme, modifizierte Materialeigenschaften und bisher undenkbare Gestaltungsmöglichkeiten bilden eine völlig neue Welt für die strategische Produktentwicklung. Das erfordert neues Spezialwissen, neue Denkweisen sowie anwendungsspezifische, hypothesengetriebene Vorgehensweise.

Suchen Sie individuelle, leichte und kompakte Kühllösung?
Poröse PORECOOL Kühlsysteme im Vergleich mit konventionellen Kühlsystemen.

Unser Vortrag zum Thema
poröse Kühlsysteme

SERIENTECHNOLOGIE

LEICHTBAU INNOVATION DES JAHRES 2022
ThinKing Leichtbaupreis des Landes Baden-Württemberg

NEUE WERKSTOFFKLASSE FÜR WÄRMEMANAGEMENT

Offenporiger Aluminiumguss – das Wasser, Luft oder auch Licht durchlässige Material – wird im einfachen Kokillengießverfahren durch umgießen von NaCl-Platzhaltern (Tafelsalz) ohne Verwendung von Schadstoffen hergestellt. Die Komponenten daraus befinden sich bei mehr als 400 Industriekunden in 12 Ländern seit vielen Jahren im Einsatz. 2022 wurde es mit dem ThinKing Leichtbau-Preis des Landes Baden-Württemberg ausgezeichnet.

-69%

GEWICHT

+900%

LEBENSDAUER

+1.900%

DRUCKFESTIGKEIT

+900%

WÄRMELEITUNG

+200%

DURCHLÄSSIGKEIT

-64%

BAUTEILGRÖßE

Neue Eigenschaften für besseres Wärmemanagement
  • neuartige multimodale Porenmorphologie mit flexibel einstellbaren Porengrößen im Mikro- und Makrobereich,
  • neue Phänomene der Wärmeübertragung durch einen kombinierten Konduktions-Konvektions-Emissions-Mechanismus mit turbulenten Mikroströmungen,
  • höhere Wärmeleitfähigkeit durch Herstellung aus Al99,5%,
  • bessere Durchlässigkeit für Gase und Fluide als bei Sinterwerkstoffen,
  • bis zu 10x größere spezifische Oberfläche als bei Profilkühlkörpern gleiches Volumens,
  • bis zu 50% kleineres Gewicht (Materialdichte 0,8-1,3 g/cm3) als bei Aluminium Kühlkörpern,
  • höherer Wärmeübergangskoeffizient als bei konventionellen Kühlkörpern,
  • bis zu 8x höherer Materialanteil als bei Aluminiumschaum,
  • bis zu 8x höhere Wärmeleitfähigkeit als bei Aluminiumschaum,
  • bis zu 20x höhere Druckfestigkeit als bei Aluminiumschaum,
  • bessere Strömungsakustik und Richtungsunabhängigkeit des Kühlkreislaufs,
  • große Gestaltungsfreiheit für Kühlkörper, Strömungskreisläufe, Platinenlayouts, Lüfterposition,
  • Herstellung poröser Strukturen, die weder konventionell noch im 3D-Druck herstellbar sind,
  • hohe Integrationsfähigkeit in Bauräume und Gehäuse mit beliebiger Fügetechnik,
  • Herstellung als Mono- und Multimaterialhybride aus Metallen und/oder Polymeren für thermische, mechanische, strömungsmechanische, akustische und dekorative Multifunktionalität.
Mögliche neue Verbesserungspotenziale bei thermischen Systemen.

Effizienz, Gewicht, Abmessungen, mechanische und thermische Belastbarkeit, Multifunktionalität, Integration, Lebensdauer, Schalldämpfung, Luft-/Wasserströmung, Filtration, Schutz vom Kondenswasser und Staub, neue Platinenlayouts und Gerätedesigns, Nachhaltigkeit, strategischer Kundennutzen.

Mögliche Komponenten für thermisches und konstruktives Redesign.

Luftkühlung, Wasserkühlung, Verdampfer, Kondensatoren, thermisch beanspruchte Maschinen und Maschinenteile, Gerätegehäuse, Wärmespeicher, Energiespeicher, solarthermische Kollektoren, Abgasanlagen, Katalysatoren, thermisch beanspruchte Kunststoffteile und Verbundteile u.a.

Suchen Sie individuelle Kühllösung mit hohem Innovationsgrad?

VORTEILE

FÜR KÜHLSYSTEME UND WÄRMESPEICHER

Die Kühlkörper aus offenporigem Aluminiumguss unterscheiden sich wesentlich von konventionellen Kühlkörpern mit Rippen, Lamellen und Stiften, offenporigen Aluminiumschäumen sowie generativ gefertigten TPMS-Strukturen. Ihre neuartige, multimodale Porenmorphologie kann mit anderen Technologien nicht hergestellt werden. Aufgrund dieser und vieler anderen neuen Eigenschaften ermöglichen sie unkonventionelle Lösungen im Wärmemanagement mit neuen technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Potenzialen.

FÜR KUNSTSTOFFTEILE UND VERBUNDTEILE

Die Kühlkörper aus offenporigem Aluminiumguss können in unterschiedlichen Fertigungsverfahren auf mehrere unterschiedliche Arten in konventionelle, thermisch beanspruchte Kunststoff- und Verbundteile integriert werden: resistent gegen Vibration, Wärmeausdehnung, Temperaturwechsel, Leckage, Spaltenkorrosion u.a. Je nach Anforderungen an elektrische Durchschlagfestigkeit, kann damit die lokale Wärmeleitfähigkeit der Kunststoffteile im Bereich von Hotspots um mehrere Tausend Prozent vergrössert werden.

Zusätzlich lassen sich weitere Funktionen integrieren: Versteifung, Stossdämpfung, Flammschutz, Explosionsschutz, Schalldämpfung, Filtration, lösbare Verbindungen, Fittings, Scharniere und vieles mehr.

Materialstruktur von porösen PORECOOL Kühlkörper
Im Vergleich mit Aluminium Profilen
  • bis zu 900% größere wärmeübertragende Oberfläche bei gleichem Volumen,
  • bis zu 65% kleinere Abmessungen und Gewicht bei gleicher Leistung,
  • dünnere thermische Grenzschichten,
  • Durchlässigkeit für Kühlmedien in alle Richtungen,
  • Herstellung aus Al99,5%.
Im Vergleich mit Aluminiumschaum
  • bis zu 700% höherer Metallanteil,
  • bis zu 700% höhere Wärmeleitfähigkeit,
  • bis zu 1.900% höhere Druckfestigkeit,
  • Hunderte einstellbare Porengrößen,
  • präzise CNC-Fertigung beliebiger Formen,
  • Multifunktionalität, Flexibilität und Integrationsfähigkeit,
  • zuverlässige digitale Zwillinge und numerische Simulation.
Im Vergleich mit Aluminium 3D-Druck
  • einfachere, konventionelle Konstruktion,
  • Herstellung kleinerer Porengrößen,
  • Herstellung komplexerer offenporiger Strukturen,
  • Herstellung größerer Bauteilen,
  • Herstellung beliebiger Stückzahlen,
  • Herstellung aus Al99,5%,
  • bessere Wirtschaftlichkeit.

CASE STUDY

HERAUSFORDERUNG

Ein Hersteller von elektronischen Leistungsverstärkern verwendet zur Elektronikkühlung herkömmliche Aluminiumprofil-Kühlsysteme, die etwa 30 % des Gerätegewichts ausmachen. Zunehmende Verlustleistung neuer Gerätegenerationen erfordert noch größere Kühlsysteme. Dies erschwert die Systemgestaltung, erhöht das Gewicht, Lager-, Versand- und Montagekosten. Die strategische Innovationsentwicklung zielt darauf ab, leichtere und kompaktere Kühlsysteme zu entwickeln, die dennoch eine effiziente Wärmeableitung von elektronischen Komponenten gewährleisten können.

LÖSUNGSANSATZ

  • Abstimmung von Problem- und Lösungsräumen in einem Technologie-Workshop. Definition von Hypothesen und Zielen.
  • Fokus auf Design-to-Cost für Prototypen und Serienprodukt. Verzicht auf mögliche Optimierungspotenziale.
  • Ähnliche Leistung wie beim konventionellen Kühlsystem, aber bei geringeren Abmessungen und Gewicht.
  • DoE-Muster und Validierungskonzept nur mit physischen Prototypen inkl. direkten Vergleich mit konventionellem Kühlsystem.

SERIENLÖSUNG: 64% KLEINER. 69% LEICHTER.

Kühlsystem aus offenporigem Aluminiumguss mit vergleichbarer Kühlleistung, technischer Freigabe für Serieneinsatz sowie vielen Optimierungspotenzialen.

Aufbau von PORECOOL Kühlsystemen

LEISTUNGEN

UNSERE EXPERTISE

PRODUKTENTWICKLUNG

Gemeinsam mit Ihnen entwickeln wir maßgefertigte Kühlsysteme, Wärmespeicher und andere Wärmemanagement Komponenten mit besseren Eigenschaften und strategischem Kundennutzen. Entweder serienmäßig oder produktspezifisch als Systemlösung, mit neuen Potenzialen, die sich mit anderen Technologien nicht umsetzen lassen.

DIGITALES PROTOTYPING

Herstellung und Validierung digitaler Prototypen, basierend auf Hunderten von PORECOOL Materialmodellen mit unterschiedlichen Porengrößen für verschiedene Anwendungen – von der Mikroelektronik bis zum Kraftwerk-Wärmespeicher.

PHYSISCHES PROTOTYPING UND MVP

Herstellung und Validierung physischer Prototypen, alternativ oder ergänzend zu digitalen Prototypen, sowie Minimum Viable Products (MVP) für eine schnelle Markteinführung.

PRODUKTION

Die PORECOOL Systeme können in unterschiedlichen Konfigurationen und Größen in kleinen oder großen Stückzahlen hergestellt werden. Wir entwickeln für Ihr Produkt das optimale System, beschaffen die optimalen Komponenten und organisieren die optimale Serienfertigung bei ausgewählten Partnern.

Große Poren von PORECOOL Kühlsystemen
PORECOOL Wärmeübertrager aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
PORECOOL Kühlsysteme für Kunststoffteile aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
Materialstruktur von PORECOOL Kühlsysteme aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
PORECOOL Wärmeübertrager und Kühlkörper aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
Digitales Materialmodel von PORECOOL Kühlsysteme aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
Individuelle PORECOOL Kühlkörper aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
Digitale CDF-Simulation von PORECOOL Kühlsystemen aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum
Individuelle PORECOOL Kühlkörper aus porösem OPENPORE Aliminiumschaum  für Kunststoffteile
VORGEHENSWEISE: AGILE PRODUKTENTWICKLUNG

1. Telefonat.
Vertraulicher Austausch über Ihr Projekt, Produkt oder Problem, unsere mögliche Unterstützung und die Randbedingungen.

2. Experten-Meeting (MS-Teams, kostenfrei).
Geheimhaltungsvereinbarung. Austausch mit Führungskräften und F&E-Experten. Herausforderungen. Lösungen. Fallstudien. Ziele und Budget für Sprint 1.

3. Sprint 1 / Potenzialfindung.
Ihr System und Ihre Komponenten. Ideen, Hypothesen, Varianten, Skizzen. Ziele und Budget für Sprint 2.

4. Sprint 2 / Konzeptentwicklung.
Entwicklung von Konzepten. Anforderungen für Prototypen und Validierung. Technische Spezifikation und Budget für Sprint 3.

5. Sprint 3 / Proof-of-concept.
Entwurf und Herstellung von Prototypen von Kühlkörpern zum experimentellen Nachweis des Konzepts und der Reife einer Lösung.

6. Weitere Schritte.
Abhängig von den Testergebnissen. Nächste Iteration der Sprints 2 und 3 oder Industrialisierung.

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SPEZIELLES WISSEN IST DER SCHLÜSSEL ZUM ERFOLG

Offenporiger Aluminiumguss ist eine neue Werkstoffklasse, mit vielen neuen Eigenschaften, die für Missverständnisse, falsche Annahmen und Erwartungen, aber auch positive Überraschungen und große Erfolge sorgen kann. Die technischen Abhängigkeiten sind nicht linear und nicht allgemeingültig. Viele Parameter beeinflussen sich gegenseitig. Bei der Systementwicklung muss das Zusammenspiel von vielen Faktoren berücksichtigt werden, u.a:

  • unterschiedliche Materialstrukturen (porös, selektiv porös, selektiv massiv, gradiert u.a.)
  • unterschiedliche Porengrößen und Porenmorphologien,
  • unterschiedliche Aluminium-Legierungen,
  • Volumen, Geometrie, Wandstärken und räumliche Lage der Bauteile,
  • Einfluss von anderen Komponenten des Systems,
  • flexible, aufeinander abgestimmte Konstruktions- und Fertigungskonzepte,
  • anwendungsspezifische Prozessparameter wie Temperatur, Druck, Massenstrom, Viskosität, Schallfrequenzen und andere.
  • mögliche Funktionsintegrationen, Multimaterialsysteme und technologische Synergien.

Wir bitten Sie um Verständnis, dass wir keine kostenlosen Muster, Standardmuster, Reststücke o.ä. liefern. Versuchsmuster können ausschließlich in Rahmen von Entwicklungsprojekten geliefert werden.

REFERENZEN UND KUNDENSTIMMEN

PORECOOL Produkte sind ein Teil der METAHYBRID Technologieplattform. Sie bündelt disruptive Serientechnologien der Werkstofftechnik und neue Werkstoffeigenschaften von Leichtmetallen auf Nano-, Mikro- und Makroebene mit fundierter Expertise und Erfahrung hochspezialisierter Partner aus Wissenschaft, F&E, Validierung und Produktion. Zu den METAHYBRID Kunden gehören viele große und kleine Unternehmen, unter anderem:


Referenzen von METAHYBRID Technologieplattform

Die Vorstellung, einen Kühlkörper in der Größe einer Tafel Schokolade zu haben ist wirklich sehr verlockend. Wir wollen Muster bestellen.

Dr. M. H. / CEO, Hersteller Leistungselektronik.

Wir sehen eine Chance für unsere Produkte strategisch neue Märkte zu erschließen. Lassen Sie uns Prototypen herstellen.

A. H. / CTO, Hersteller Wärmetauscher.

Das war sehr interessant. Wir müssen Ihre Ideen unbedingt an Prototypen ausprobieren.

M. M. / F&E Hardware, Automotive Tier

Das METAHYBRID Technologieportfolio bietet sehr viele neue Ansätze für unsere Produkte. Wir würden die ersten davon gerne so schnell wie möglich untersuchen.

M.W., Head of Advanced Engineering, Automotive Tier-1.

Es ist sehr interessant, welche neue Leichtbau-Ansätze mit dem offenporigen Aluminiumguss denkbar sind.

Dr. B.O., Leiter Leichtbau, OEM.

Wir haben die Tests abgeschlossen. Die Ergebnisse sind vielversprechend.

M.E.., F&E, Hersteller Leistungselektronik.

METAHYBRID ist ein sehr breites Technologieportfolio mit vielen neuen Möglichkeiten. Wir haben bereits mehrere gesuchten Lösungen entdeckt.

R. S., Leiter Produktentwicklung, Hersteller von Design-Produkten.

Erfreulicherweise sind die Tests mit ihren Platten sehr positiv. Wir möchten direkt weitere 300 Stück bestellen.

T.B., Senior Operations Engineer, Weltmarktführer Logistik.

KONTAKT

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PROBLEMLÖSUNG ANFRAGEN

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AUTOMOTEAM PFEIFER
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Tel: +49-711-128967-60
E-Mail: sales@automoteam.com
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