{"id":37831,"date":"2025-04-30T08:57:53","date_gmt":"2025-04-30T08:57:53","guid":{"rendered":"https:\/\/3d.ricoh.com\/die-kuehlplatte-von-ricoh-3d-liefert-eine-69-bessere-waermeleistung\/"},"modified":"2025-04-30T08:57:55","modified_gmt":"2025-04-30T08:57:55","slug":"die-kuehlplatte-von-ricoh-3d-liefert-eine-69-bessere-waermeleistung","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/3d.ricoh.com\/de\/die-kuehlplatte-von-ricoh-3d-liefert-eine-69-bessere-waermeleistung\/","title":{"rendered":"Die K\u00fchlplatte von Ricoh 3D liefert eine 6,9 % bessere W\u00e4rmeleistung"},"content":{"rendered":"\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Zusammenfassung<\/h2>\n\n<p>Das Forschungs- und Entwicklungsteam (F&amp;E) von <a href=\"https:\/\/3d.ricoh.com\/de\/\">Ricoh 3D<\/a> bei <a href=\"https:\/\/www.ricoh.com\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">RICOH Company Limited<\/a> nutzte <a href=\"https:\/\/toffeex.com\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">ToffeeX<\/a>, um eine innovative K\u00fchlplatte f\u00fcr Wechselrichter zu entwerfen, die durch fortschrittliche Optimierungstechniken bemerkenswerte Leistungssteigerungen erzielte.  <\/p>\n\n<p>Das Projekt zeigte die leistungsstarke Kombination der physikgesteuerten generativen Designf\u00e4higkeiten von ToffeeX mit der hochmodernen <a href=\"https:\/\/3d.ricoh.com\/de\/technologies\/bjt\/\">Aluminium-Binder-Jetting-Technologie<\/a> von Ricoh.<\/p>\n\n<p>Die neu gestaltete K\u00fchlplatte zeigte au\u00dfergew\u00f6hnliche Ergebnisse bei mehreren Leistungskennzahlen:<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li>Verbesserte thermische Leistung mit einem <strong>um 6,9% niedrigeren W\u00e4rmewiderstand<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li>Verbesserte Str\u00f6mungsverteilung, die zu einer <strong>31%igen Reduzierung des Druckverlustes<\/strong> f\u00fchrt<\/li>\n\n\n\n<li>Eine deutliche <strong>Reduzierung des Gesamtgewichts um 68%<\/strong> im Vergleich zum traditionellen Kupferdesign<\/li>\n<\/ul>\n\n<p>Der Erfolg dieses Projekts wurde durch einen innovativen hybriden Fertigungsansatz erreicht. Diese strategische Kombination lieferte eine erstklassige thermische Leistung bei gleichbleibender Kosteneffizienz. Dabei wurde die konventionelle Blechverarbeitung f\u00fcr die Grundplatte mit der additiven Fertigung f\u00fcr die optimierte Kernstruktur und dem Druckguss f\u00fcr den Geh\u00e4usedeckel kombiniert. <\/p>\n\n<p>Der Designprozess nutzte den <a href=\"https:\/\/toffeex.com\/next-generation-engineering-rapidly-design-complex-thermo-fluid-components\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">ToffeeX-Workflow<\/a>, um die Entwicklungszeit erheblich zu verk\u00fcrzen, da manuelle Iterationen zwischen CAD- und CFD-Tools (Computational Fluid Dynamics) nicht mehr erforderlich waren.  <\/p>\n\n<p>Das Endprodukt wurde durch physikalische Tests validiert, die die Vorhersagen der Simulationen best\u00e4tigten und die Praxistauglichkeit dieses innovativen Ansatzes demonstrierten.<\/p>\n\n<p>Die folgende Fallstudie veranschaulicht, wie Design-Tools der n\u00e4chsten Generation und fortschrittliche Fertigungstechniken das W\u00e4rmemanagement f\u00fcr kritische Anwendungen der Leistungselektronik revolutionieren k\u00f6nnen.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/toffeex.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Ricoh_InverterHeatSink.webp?resize=900%2C675&amp;ssl=1\" alt=\"Ricoh Inverter-K&#xFC;hlk&#xF6;rperdesign mit ToffeeX\" class=\"wp-image-9677\"\/><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Einf\u00fchrung<\/h2>\n\n<p>Wechselrichter sind wichtige leistungselektronische Ger\u00e4te, die Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln. Sie spielen eine wichtige Rolle in verschiedenen Anwendungen, von erneuerbaren Energiesystemen bis hin zu Elektrofahrzeugen.  <\/p>\n\n<p>Diese Ger\u00e4te erzeugen w\u00e4hrend des Betriebs erhebliche W\u00e4rme und erfordern daher ausgekl\u00fcgelte W\u00e4rmemanagementl\u00f6sungen, um unter allen Bedingungen eine optimale Leistung und Zuverl\u00e4ssigkeit zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n<p>Die steigenden Anforderungen an die Leistungsdichte moderner Anwendungen haben konventionelle K\u00fchll\u00f6sungen an ihre Grenzen gebracht und machen innovative Ans\u00e4tze f\u00fcr das W\u00e4rmemanagement erforderlich.<\/p>\n\n<p>In dieser Fallstudie wird eine optimierte L\u00f6sung vorgestellt, die diese Herausforderungen durch die fortschrittlichen Designf\u00e4higkeiten von ToffeeX in Kombination mit der innovativen Aluminium Binder Jetting Technology (BJT) von Ricoh angeht.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Die Anwendung<\/h2>\n\n<p>Diese Design-Herausforderung befasst sich mit einem h\u00e4ufigen Problem bei der Entwicklung von K\u00fchlk\u00f6rpern f\u00fcr Wechselrichter. Der Schwerpunkt liegt auf der Maximierung der W\u00e4rmeableitung bei gleichzeitiger Minimierung des Druckabfalls und des Gesamtgewichts des Systems.  <\/p>\n\n<p>Die Abbildung unten zeigt, dass das System \u00fcber eine K\u00fchlplatte verf\u00fcgt, bei der der Ein- und Auslass direkt auf die Grundplatte auftrifft. An der Unterseite ist eine W\u00e4rmequelle angebracht. \u00dcblicherweise werden K\u00fchlk\u00f6rper mit Stiftrippen verwendet, um die Oberfl\u00e4che zu maximieren und die W\u00e4rme\u00fcbertragung zwischen der Quelle und dem K\u00fchlmittel zu verbessern. <\/p>\n\n<p>Das Forschungs- und Entwicklungsteam von Ricoh 3D wollte die K\u00fchlplatte mit ToffeeX neu gestalten, um die Optimierung der Thermofluid-Topologie f\u00fcr diese Anwendung zu nutzen.<\/p>\n\n<p>Das Design kombiniert mehrere Fertigungsmethoden: Die Grundplatte wird durch Blechverarbeitung hergestellt, der Geh\u00e4usedeckel durch Druckguss und der K\u00fchlplattenkern durch additive Fertigung.  <\/p>\n\n<p>Dieser Ansatz kombiniert kosteng\u00fcnstige Fertigungsmethoden mit fortschrittlicheren AM-Prozessen f\u00fcr optimale Leistung.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/toffeex.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Design-Challenge-representation.webp?resize=900%2C346&amp;ssl=1\" alt=\"\" class=\"wp-image-9678\"\/><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Entwurfsverfahren<\/h2>\n\n<p>ToffeeX ist eine physikalisch basierte <a href=\"https:\/\/toffeex.com\/technology\/generative-design\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">, generative Design-Software<\/a>, die es Ingenieuren erm\u00f6glicht, durch die Kombination von CFD-Simulationen und propriet\u00e4ren Optimierungstechniken effizient Hochleistungsdesigns zu erstellen.<\/p>\n\n<p>Die Software erm\u00f6glicht die gleichzeitige Optimierung mehrerer Leistungsparameter, wie z.B. die Reduzierung des Druckverlusts und die Maximierung der thermischen Leistung, um spezifische Anforderungen zu erf\u00fcllen.<\/p>\n\n<p>Ricoh 3D konzentrierte sich bei diesem Projekt auf zwei Hauptziele: die Reduzierung der Druckverluste und die Minimierung des W\u00e4rmewiderstands der K\u00fchlplatte.  <\/p>\n\n<p>Das Team untersuchte mehrere Design-Iterationen und implementierte Symmetriebeschr\u00e4nkungen, um die Symmetrie des urspr\u00fcnglichen Designs zu nutzen.<\/p>\n\n<p>Der Prozess f\u00fchrte zu einer Reihe von verschiedenen Designvarianten, von denen drei in der Abbildung unten zu sehen sind. ToffeeX erstellte diese Entw\u00fcrfe innerhalb weniger Stunden und erm\u00f6glichte es den Ingenieuren, die beste L\u00f6sung aus der Reihe zu vergleichen und auszuw\u00e4hlen. <\/p>\n\n<p>Dieser Ansatz verk\u00fcrzte die Vorlaufzeit erheblich, da die Notwendigkeit manueller Iterationen zwischen CAD- und CFD-Tools entfiel.  <\/p>\n\n<p><em>Der Designprozess ist in der folgenden Abbildung schematisch dargestellt.<\/em><\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/toffeex.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/Design-Workflow-in-ToffeeX.webp?resize=900%2C270&amp;ssl=1\" alt=\"\" class=\"wp-image-9679\"\/><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Ergebnisse<\/h2>\n\n<p>Die Analyse der thermischen Leistung zeigte signifikante Verbesserungen bei dem optimierten Design.  <\/p>\n\n<p>Ricoh 3D verglich Varianten: das urspr\u00fcngliche Kupferdesign, eine Aluminiumvariante des Referenzdesigns und die topologieoptimierte L\u00f6sung ToffeeX.  <\/p>\n\n<p>Das optimierte Design erzielte eine bessere W\u00e4rmeableitung als das traditionelle Design und reduzierte gleichzeitig den Druckverlust um 2000 Pa.<\/p>\n\n<p>Ein Sprecher von ToffeeX kommentierte:  <\/p>\n\n<p><em><strong>&#8222;Da Kupfer eine fast doppelt so hohe W\u00e4rmeleitf\u00e4higkeit wie Aluminium hat, erreichte das ToffeeX-Design eine bemerkenswerte thermische Leistung im Vergleich zum Referenzdesign.&#8220;<\/strong><\/em><\/p>\n\n<p>Die physische Validierung wurde mit Hilfe eines ma\u00dfgeschneiderten Pr\u00fcfstands mit pr\u00e4zisen Temperatursensoren und Durchflussmessern durchgef\u00fchrt. Der gefertigte Prototyp, der herk\u00f6mmlich gefertigte Teile mit der additiv gefertigten, optimierten Kernstruktur kombiniert, zeigte eine hervorragende \u00dcbereinstimmung mit den Simulationsvorhersagen.   <\/p>\n\n<p>Das Endprodukt zeigt die komplizierte interne Geometrie, die durch die fortschrittliche BJT-Technologie von Ricoh erm\u00f6glicht wird.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/toffeex.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/comparative-performance-plot.png?resize=900%2C494&amp;ssl=1\" alt=\"Leistungsvergleich der drei verschiedenen K&#xFC;hlk&#xF6;rpervarianten\" class=\"wp-image-9635\"\/><\/figure>\n\n<p>Die Leistungskennzahlen aus Simulationen und physischen Tests zeigen bemerkenswerte Verbesserungen:<\/p>\n\n<ul class=\"wp-block-list\">\n<li><strong>68% weniger Gesamtgewicht im Vergleich zum Kupferdesign<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>6,9% geringerer W\u00e4rmewiderstand im Vergleich zum Kupferdesign<\/strong><\/li>\n\n\n\n<li><strong>31% weniger Druckverlust<\/strong><\/li>\n<\/ul>\n\n<p>Dieser hybride Fertigungsansatz stellt ein strategisches Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung dar.<\/p>\n\n<p>Die Grundplatte, die durch konventionelle Blechverarbeitung hergestellt wird, h\u00e4lt die Produktionskosten f\u00fcr gro\u00dfe, einfache Geometrien \u00fcberschaubar. Gleichzeitig erm\u00f6glicht die additiv gefertigte Kernstruktur komplexe interne Kan\u00e4le und optimierte W\u00e4rme\u00fcbertragungsfl\u00e4chen, die mit herk\u00f6mmlichen Fertigungsmethoden nicht zu erreichen w\u00e4ren. <\/p>\n\n<p>Diese Kombination liefert eine erstklassige thermische Leistung bei gleichzeitig angemessenen Produktionskosten.<\/p>\n\n<figure class=\"wp-block-image\"><img decoding=\"async\" src=\"https:\/\/i0.wp.com\/toffeex.com\/wp-content\/uploads\/2025\/02\/manufactured-designs-standard-vs-TO.webp?resize=395%2C384&amp;ssl=1\" alt=\"\" class=\"wp-image-9680\"\/><\/figure>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Fazit<\/h2>\n\n<p>Diese Fallstudie zeigt die bedeutenden Vorteile der Verwendung von ToffeeX f\u00fcr das W\u00e4rmemanagement-Design.<\/p>\n\n<p>Die physikgesteuerten generativen Designfunktionen der Software erm\u00f6glichten eine schnelle Iteration und Optimierung. Das Ergebnis war eine K\u00fchlplatte, die bemerkenswerte Verbesserungen erzielte: 68 % weniger Gewicht, 6,9 % weniger W\u00e4rmewiderstand und 31 % weniger Druckverlust im Vergleich zu herk\u00f6mmlichen Designs.<\/p>\n\n<p>Die F\u00e4higkeit von ToffeeX, mehrere Leistungsparameter gleichzeitig zu optimieren und gleichzeitig die Einschr\u00e4nkungen bei der Herstellung zu ber\u00fccksichtigen, erwies sich als unsch\u00e4tzbar wertvoll f\u00fcr die Entwicklung einer innovativen L\u00f6sung, die Leistung, Kosten und Herstellbarkeit in Einklang bringt.<\/p>\n\n<p>Der automatisierte Arbeitsablauf reduzierte die Designzeit erheblich, indem er manuelle Iterationen zwischen CAD- und CFD-Tools \u00fcberfl\u00fcssig machte und ToffeeX als leistungsstarkes Werkzeug f\u00fcr W\u00e4rmemanagementl\u00f6sungen der n\u00e4chsten Generation pr\u00e4sentierte.<\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Zeugnis<\/h2>\n\n<p>Masato Tsuji, Mechanical Designer bei RICOH Company Limited, kommentiert:  <\/p>\n\n<p><strong><em>&#8222;Mit ToffeeX k\u00f6nnen wir unseren Designzyklus beschleunigen und effizientere K\u00fchlk\u00f6rper entwickeln. Wir brauchen nur ein paar Wochen, um vom ersten Konzept zur Herstellung unseres Designs zu gelangen.<\/em><\/strong><\/p>\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">\u00dcber ToffeeX<\/h2>\n\n<h5 class=\"wp-block-heading\"><strong><em>Erleben Sie die Zukunft des Ingenieurdesigns<\/em><\/strong><\/h5>\n\n<p><em>ToffeeX ist eine Cloud-basierte, physikgesteuerte generative Design-Software, die den Konstruktionsprozess mit Hilfe von Physiksimulationen steuert und selbstst\u00e4ndig optimierte Designs erstellt, die den Zielen des Benutzers entsprechen.<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Das Forschungs- und Entwicklungsteam (F&amp;E) von Ricoh 3D nutzte ToffeeX, um eine innovative K\u00fchlplatte f\u00fcr Wechselrichter zu entwerfen, die durch fortschrittliche Optimierungstechniken bemerkenswerte Leistungssteigerungen erzielte.  <\/p>\n","protected":false},"author":267,"featured_media":37618,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[302,260],"tags":[309,511,517,514],"class_list":["post-37831","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-fallstudien","category-technologie","tag-binder-jetting-de","tag-kuhlplatte","tag-thermische-leistung","tag-toffeex-de"],"acf":[],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v27.3 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>Die K\u00fchlplatte von Ricoh 3D liefert eine 6,9 % bessere W\u00e4rmeleistung - Ricoh 3D<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Ricoh 3D hat mit ToffeeX eine K\u00fchlplatte f\u00fcr Wechselrichter entwickelt und damit eine bemerkenswerte Verbesserung der thermischen Leistung erzielt. 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