Kühlen und Entwärmen mit Heatpipes

Mit steigender Leistung und Packungsdichte elektronischer Bauteile steigt auch die auf engem Raum erzeugte Abwärme stark an. Dies führt zu gefährlich hohen Temperaturen und erhöht so das Ausfallrisiko von Geräten und Systemen. Mittlerweile werden rund 55 Prozent der Ausfälle von Elektronikbauteilen allein durch erhöhte Temperaturen verursacht.

Neue Lösungen für das Kühlen und Entwärmen mit Heatpipes

Wir bieten umfassende Leistungen rund um das Thema Heatpipes für Industrie und Forschung. Dabei liegt unser Schwerpunkt auf speziellen und neuen Anwendungen und Heatpipe-Formen, die noch nicht im Massenmarkt etabliert sind.

Systementwicklung und Beratung
Bei der Systementwicklung haben wir die spezifische Anwendung sowie die thermischen und geometrischen Randbedingungen im Blick. Wir beraten Sie und entwickeln gemeinsam mit Ihnen die jeweils passende Heatpipe-basierte Lösung.

Labore
Unsere Labore bieten vielfältige Möglichkeiten zur Prototypherstellung: Wir schweißen und löten Heatpipes, stellen Dochtstrukturen (Wicks) her, fertigen Heatpipes (auch additiv mittels 3D-Druck) und befüllen die Wärmerohre mit verschiedenen Arbeitsfluiden.

Messplätze
An speziellen Messplätzen und mithilfe von IR-Thermographie charakterisieren wir die Wärmetransportfähigkeit rohrförmiger und flacher Heatpipes. Zur Untersuchung der inneren Struktur von Heatpipes nutzen wir einen 3D-Computertomographen der neuesten Generation.

Wir unterstützen Sie bei der Fertigung, Untersuchung und Integration von Heatpipes: vom 3D-gedruckten Testsample bis zur Serienproduktion.

Schaltbare Heatpipes

Die Temperierung von Bauteilen beispielsweise in der Elektromobilität, der Batterietechnik oder der Raumfahrt gewinnt mit zunehmender Leistungsdichte an Bedeutung. Fraunhofer IPM entwickelt eine neue Generation thermischer Schalter auf Basis schaltbarer Heatpipes, die für ein autonomes und effizientes Wärmemanagement sorgen sollen – ohne aufwändige Sensor- und Regeltechnik. Mit einer schaltbaren Heatpipe lässt sich der Temperieraufwand vieler Systeme deutlich verringern.

Kompetenzzentrum Heatpipes

Im Kompetenzzentrum Heatpipes beraten wir Interessierte aus Industrie und Forschung bei der Auswahl und Auslegung von Heatpipes. Zum Leistungsspektrum gehören ferner die Charakterisierung der Heatpipes sowie die Prototypfertigung.

 

Kompetenz

Heatpipes

Wir forschen an neuen Konzepten für Wärmeschalter, die auf Heatpipes basieren.

Projekt

HochPerForm

Hochkompakte, schnelle Aktorik auf Basis von Formgedächtnislegierungen

 

Aktoren auf Basis von thermischen Formgedächtnislegierungen (FGL) weisen die höchste Energiedichte aller verfügbaren Aktoren auf. Sie können auf kleinem Raum hohe Kräfte erzeugen, und die durch Temperaturänderung erzeugte Strukturänderung kann zum Schalten des Aktors genutzt werden. 

Während die Wärme im Aktor mit wenig Aufwand erhöht werden kann, stellt die Abkühlung eine besondere Herausforderung dar. Im Projekt HochPerForm arbeitete Fraunhofer IPM gemeinsam mit anderen Fraunhofer-Instituten an einer Lösung  für diese Herausforderung.

Projekt

Coolboard

Pulsierende Heatpipes – Effiziente Entwärmung von Hot Spots

 

Im Projekt Coolboard wurden mehrere Bauformen von PHPs mit verschiedenen Abmessungen aufgebaut und getestet. 

Die PHPs mit der Spitzenleistung zeichneten sich durch hervorragende thermische Eigenschaften aus und zeigten einen um bis zu 90 Prozent niedrigeren Wärmewiderstand als eine massive Kupferplatte mit denselben Abmessungen.

Die hervorragende Wärmetransportfähigkeit der PHPs wurde dabei für verschiedene typische Randbedingungen nachgewiesen.

Projekt

GESTRA Tx2

Pulsierende Heatpipes zur Entwärmung von Hochleistungsverstärkern im Radarsystem GESTRA

 

Im Projekt wurden in zwei unterschiedlichen Verfahren PHP aus Edelstahl und Kupfer hergestellt, um damit an Hochleistungsverstärkern anfallende Abwärme zuverlässig abzuführen. Die Funktionalität konnte in einem Test, bei dem eine übertragene Wärmeleistung von bis zu 750 W erreicht wurde, erfolgreich bestätigt  werden.