LEICHTBAU KÜHLEINSÄTZE AUS OPENPORE ALUMINIUMSCHAUM FÜR THERMISCH BEANSPRUCHTE KUNSTSTOFFTEILE


NEUARTIGE KÜHLEINSÄTZE AUS OPENPORE ALUMINIUMSCHAUM FÜR THERMISCH BEANSPRUCHTE KUNSTSTOFFTEILE.

Mit steigender Leistungsdichte moderner Elektronik wird die Wärmeabfuhr zum zentralen Entwicklungsthema – insbesondere dort, wo aktive Systeme wie Lüfter oder Flüssigkeitskühlung nicht eingesetzt werden dürfen. Klassische Ansätze stoßen hier an physikalische und konstruktive Grenzen: Aluminium leitet Wärme sehr gut (236 W/mK für Al 99,5 %), ist jedoch elektrisch leitfähig und geometrisch eingeschränkt. Kunststoffe bieten Gestaltungsfreiheit und Isolation, besitzen aber eine deutlich geringere Wärmeleitfähigkeit – etwa 0,08 W/mK bei PP2, 0,17 W/mK bei PP6 und ABS oder bis zu 6-15 W/mK bei gefüllten Vergussmassen.

Die COOLSERTS-Technologie kombiniert diese gegensätzlichen Eigenschaften in einem neuen, multifunktionalen Werkstoffsystem. Grundlage ist offenporiges Aluminium, das in einem nachhaltigen Kokillengießverfahren hergestellt und anschließend gezielt mit Polymeren infiltriert wird. Dadurch entsteht ein mediendichter Verbund, der die Wärmeleitfähigkeit des Metalls mit den isolierenden, chemisch beständigen und formflexiblen Eigenschaften technischer Kunststoffe vereint.

Untersuchungen zeigen, dass die Porenstruktur von COOLSERTS-Kühleinsätzen in verschiedenen Herstellungsverfahren unterschiedlich tief mit Polymer durchdrungen werden kann. So lassen sich hybride Materialzonen gezielt konfigurieren – mit Aluminium- und Polymeranteilen dort, wo sie thermisch oder konstruktiv benötigt werden. Mögliche Systemkonfigurationen umfassen etwa:

  • Polymer am Hotspot und am Kühlmittel,
  • Aluminium am Hotspot, Polymer am Kühlmittel,
  • Aluminium am Kühlmittel, Polymer am Hotspot,
  • Aluminium am Hotspot und am Kühlmittel.

Abhängig von Geometrie und Materialanteilen von porösem Aluminium, massivem Aluminium und Polymer ergeben sich kombinierte Wärmeleitfähigkeiten von bis zu 60 W/mK (Variante 1) und bis zu 236 W/mK (Variante 4). Damit lassen sich Bauteile entwickeln, deren thermisches Verhalten gezielt an die jeweiligen Anforderungen angepasst ist.

Über die reine Wärmeleitung hinaus ermöglicht die Hybridstruktur auch die Integration weiterer Funktionen:

  • Versteifung,
  • Flamm- und Explosionsschutz,
  • Stoßdämpfung,
  • Befestigungssysteme.

Diese neuen Aluminium-Kunststoff-Hybride eröffnen damit völlig neue Konstruktionsprinzipien für passiv gekühlte Module, Sensoren, Steuergeräte oder Gehäusestrukturen. Sie vereinen hohe Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolation, Medienbeständigkeit und Nachhaltigkeit in einem industriell skalierbaren Prozess – ein entscheidender Schritt zu leichteren, kompakteren und langlebigeren Elektroniksystemen.

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