KI für Kühlkörper-Design
KI-Tool soll Auslegung von Rippenkühlkörpern automatisieren
Ein neues Projekt an der Frankfurt University of Applied Sciences forscht an einem KI-basierten Software-Tool zur effizienteren Auslegung von Rippenkühlkörpern.
Rippenkühlkörper verbessern dank ihrer vergrößerten Oberfläche die Wärmeabfuhr eines Bauteils an die Umgebungsluft. Mit steigender Leistungsfähigkeit von Prozessoren und Leistungselektronik wird auch deren Auslegung aufwendiger.
Im Forschungsprojekt »ThermoPro« entwickelt die Forschungsgruppe für nachhaltiges Thermomanagement der Frankfurt University of Applied Sciences gemeinsam mit Seifert electronic ein KI-basiertes Software-Tool zur Auslegung von Kühlkörpern.
Das geplante System soll nach Eingabe definierter Parameter den thermischen Widerstand berechnen und passende Geometrieparameter für den Kühlkörper bestimmen. Berücksichtigt werden unter anderem die erforderliche Kühlleistung, der verfügbare Bauraum sowie die verwendete Fertigungstechnologie. Wie Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Boris Schilder erläutert, steht nicht das Kühlkonzept an sich im Fokus, sondern die optimale Geometrie für die Kühlkörperproduktion.
Effizientere, kleinere Kühler
Ausgangspunkt des Projekts sind neue Herstellungsverfahren für Rippenkühlkörper, die beim Projektpartner Seifert Electronic eingesetzt werden. Sie erlauben mehr Freiheitsgrade bei der Gestaltung als das in der Industrie verbreitete Strangpressverfahren.
So können Kühlrippen dichter angeordnet und dünner ausgeführt werden, um im Ergebnis kompaktere und effizientere Kühler fertigen zu können. Gleichzeitig steigt die Zahl möglicher Geometriekombinationen deutlich. Außer der Bauform spielen beispielsweise die abzuführende Wärmemenge und die erwartete Umgebungstemperatur eine Rolle.
KI-Modell als Grundlage der Auslegesoftware
Das Projektteam entwickelt ein KI-Modell, das als Basis für eine spätere Auslegesoftware dienen soll. Ziel ist ein Werkzeug, das für ein konkretes Bauteil automatisch geeignete Kühlkörpergeometrien berechnet.
Schilder erklärt: »Wir möchten ein KI-Modell entwickeln, das die Basis für eine Auslegesoftware sein wird. Dieses Software-Tool soll dann den jeweils optimalen Kühlkörper für das betreffende Bauteil berechnen, und zwar anhand von Eingabeparametern in Bezug auf die erforderliche Kühlleistung, den vorhandenen Bauraum und die eingesetzte Fertigungstechnologie«.
Das Projekt »ThermoPro« läuft über zwei Jahre und wird im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert. Die Fördersumme beträgt insgesamt 550.000 Euro, davon 280.000 Euro für die Frankfurt University of Applied Sciences.
ThermoPro entstand im ZIM-Innovationsnetzwerk FREEM, das sich mit Fertigungsverfahren für ressourcen- und energieeffiziente elektrische Maschinen beschäftigt. Bereits zuvor arbeiteten die Projektpartner im ZIM-Projekt »EvapoCool« zusammen, das sich mit Verdampfungskühlung für Hochleistungselektronik befasste.
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