Entwicklung von hocheffektiven smarten Kühlkörpern auf Basis von nanomodifizierten Werkstoffsystemen für die e-Mobility der Zukunft "smart nanoCOOLing"
Durchführungszeitraum: 01.01.2020 - 31.12.2021
Dieses Projekt wird aus Mitteln des Ministeriums für Wissenschaft, Forschung und Kultur (MWFK) gefördert. Wir erhalten eine Zuwendung aus dem Programm des MWFK zur Förderung der "Stärkung der technologischen und anwendungsnahen Forschung an Wissenschaftseinrichtungen im Land Brandenburg" (StaF-Richtlinie).
Zielstellung des Vorhabens:
In der Elektromobilität kommt der Leistungselektronik eine zentrale Bedeutung zu. Effiziente Umwandlungsvorgänge sind eine wichtige Voraussetzung für eine hohe Reichweite. Die dafür eingesetzten extrem kompakten Bauelemente und Schaltungsanordnungen stellen auch extreme Anforderungen an die Entwärmung. Volumetrische und Gravimetrische Leistungsdichte der Umrichter werden ständig erhöht, wodurch herkömmliche Fertigungstechnik sehr schnell an ihre Grenzen stößt.
Neuartige Fertigungsmethoden von metallischen Bauteilen, wie z.B. das Selective Laser Melting (SLM) erlauben die Herstellung von Kühlkörpern für leistungselektronische Bauelemente mit komplexen Innenstrukturen, die mit konventionellen Mitteln nicht umgesetzt werden können. Die geometrischen Designfreiheiten ermöglichen gezielte Optimierung der fluidthermodynamischen Eigenschaften eines Kühlkörpers und somit die Erhöhung seines Wirkungsgrades. Weitere Vorteile des SLM- Fertigungsverfahrens liegen in der Einsparung von Zusatzkomponenten und Montageschritten sowie verringertem Materialverbrauch und Gewicht. Durch die Verwendung von nanomodifizierten Aluminium- und Kupferwerkstoffe mit hoher Wärmeleitfähigkeit wird eine weitere Steigerung der Kühlkörpereffizienz angestrebt.
Schwerpunkte der Entwicklung von hocheffektiven smarten Kühlkörpern liegen dabei in der:
- Simulationsbasierten Auslegung der Kühlkörper in Abhängigkeit von den Randbedingungen hinsichtlich der elektrischen Komponenten und des generativen Fertigungsverfahrens
- Virtuellen und experimentellen Validierung der erarbeiteten Erkenntnisse an den Technologiedemonstratoren
Ansprechpartner:
Prof. Dr.-Ing. Georg Möhlenkamp