Kundenbericht: Bittware

Bei BittWare, einem führenden Hersteller von Hybrid-Signalverarbeitungs-Schaltungen, ist CFdesign das bevorzugte Werkzeug, um die richtige Balance zwischen Leistung, Wärmeleitung, Gewicht, Größe und Robustheit zu finden.

CFdesign spielte beispielsweise bei der Entwicklung des robusten 3U cPCI Processing-Boards GT3U von BittWare eine wichtige Rolle.

Eine besondere Herausforderung stellte die Kühlung eines 10-Watt-FPGA-Chips an einer Stelle im Gehäuse dar, wo nur sehr wenig Platz für die Kühlung war. BittWare musste auch Materialien mit sehr guten Wärmeleiteigenschaften auswählen, um für eine optimale Wärmeübertragung des Gap-Pad zu sorgen, das zwischen Metall- und Nicht-Metallflächen liegt.

„Ich habe mit einem Standarddesign angefangen, das die einfachste und kostengünstigste Lösung darstellte“, sagt Andy Buonviri, leitender Maschinenbauingenieur für GT3U.

Integration und automatische Vernetzung

Die Integration von CFdesign und SolidWorks ermöglicht Bittware die Einrichtung und Ausführung von iterativen Designstudien, und zwar ohne Übersetzungen, Konvertierungen oder Datenverlusten. Volumen, Hohlraumfüllungen, Randbedingungen und Materialeigenschaften werden automatisch zugewiesen, und die Assoziativität sämtlicher Geometrie wird bei der Übertragung des Teils oder der Baugruppe von SolidWorks an CFdesign stets beibehalten.

Die automatische Vernetzung in CFdesign macht eine Feinabstimmung des Netzes zur richtigen Erfassung aller Elemente überflüssig. Eine solche Feinabstimmung nimmt beim herkömmlichen CFD sehr viel Zeit in Anspruch. „Wegen der automatischen Vernetzung kann ich ein SolidWorks-Modell mit Dutzenden von verschiedenen Komponentenformen und -größen öffnen und in ca. 30 Sekunden vernetzen“, sagte Buonviri.

20 Geometrieänderungen, 10 Materialänderungen, 1 Test in der Wärmekammer

Beim ersten Blick auf die GT3U in CFdesign war sofort erkennbar, an welchen Stellen die Temperatur auf bedenkliche Werte anstieg. Dann wurde das Design mehrere Male in SolidWorks modifiziert und in CFdesign simuliert, um es zu optimieren. BittWare führte ca. 20 Iterationen zur Modelländerung aus, und weitere 10, bei denen Materialeigenschaften, Leistungsdissipation von Komponenten sowie das Netzteil geändert wurden. Anschließend wurde dann das am besten geeignete Gap-Pad ausgewählt.

Die Lösung war, die Kanten der Platine in Kontakt mit den kalten Wänden des Gehäuses (oben und unten) zu bringen. Da die höchsten Temperaturen im Gap-Pad auftraten, wurden für das Pad die Materialien gewählt, die die besten Wärmeleiter waren.

„Bei dieser Vorgehensweise sind wir uns sicher, dass wir eine hohe Qualität beim endgültigen Design erreichen“, sagt Buonviri.  „Wenn wir Prototypen in der Wärmekammer testen, wollen wir praktisch nur die bereits in CFdesign berechneten Werte verifizieren. Dies ist nur eine Testreihe, bei der wir keine weiteren Anpassungen vornehmen müssen, was zeitaufwändig und teuer wäre.“