Dienstag, 30. Mai 2017

SOLIDWORKS Flow Simulation bei der RUCO LICHT GmbH

Die Firma RUCO LICHT GmbH stellt Leuchten und Lichtsysteme für die Bereiche Retail, Architektur und Objektbeleuchtung her. Seit 1995 befindet sich das Unternehmen am heutigen Standort in Augsburg. RUCO-Produkte werden ressourcenschonend und nachhaltig in Deutschland hergestellt.

 

„Bei den COB-LEDs (COB = Chip on Board)“, erklärt Herr Locarek, „entsteht die Wärme auf der Rückseite der Platine sofort nach dem Einschalten. Die zulässige Betriebstemperatur wird vom Hersteller vorgegeben und darf nicht überschritten werden, da ansonsten die Garantiezusage von bis zu 50.000 Betriebsstunden erlischt. Deshalb benötigt jede LED einen Kühlkörper zum Wärmeabtransport. Weiterhin entwickelt sich der Design-Trend hin zu schlichten und einfachen Formen. Leuchten sollen elegant, klein, leistungsfähig und vielseitig einsetzbar sein, sichtbare Kühlrippen sind heute nicht mehr erwünscht. Schlussendlich sind kurze Entwicklungszeiten zum Abgreifen von Trends essenziell – sie wirken sich entscheidend auf den Markterfolg aus.“

In der Vergangenheit wurden für die Entwicklung von Leuchten immer mehrere Prototypengenerationen benötigt. Dies war sehr zeit- und kostenintensiv, da eine Leuchte konstruiert, gefertigt, montiert und erst dann getestet werden konnte. Erreichte ein Prototyp die erforderliche Kühlleistung nicht, galt es, die richtigen Schlüsse zu ziehen, damit im nächsten Versuch bessere Ergebnisse erreicht werden konnten. Oftmals gelang dies nicht auf Anhieb. Als Beispiel bewirkt eine Vergrößerung der Oberfläche mit mehr Kühlrippen nicht zwangsläufig eine bessere Kühlung. Werden Rippen zu dicht gesetzt, verschlechtert sich die Zirkulation und damit die Wärmeabfuhr. Entwicklungszeiten zogen sich so oftmals über Monate hin. Hatte man einen Prototyp mit ausreichender Leistung gefunden, blieb trotzdem die Frage offen, ob weitere Änderungen noch bessere Ergebnisse liefern konnten.

Mit dem Wechsel auf SOLIDWORKS als Konstruktionssystem wurde bei RUCO LICHT die Basis für den Einsatz von SOLIDWORS Flow Simulation als integriertes Wärmesimulationstool gelegt, jedoch wollte man vor der Anschaffung das Tool evaluieren.

Dazu wurde das 3D-Modell eines Kühlkörpers einer neuen Leuchte mit innenliegenden Kühlrippen in SOLIDWORKS entworfen. Dieses Modell wurde als Prototyp mit Hilfe des Lasermelting-Verfahrens aus Aluminium hergestellt und im eigenen Labor wärmetechnisch vermessen. Auch bei diesem Versuch stellte sich heraus, dass der erste Entwurf den Anforderungen nicht genügte.


In Zusammenarbeit mit MB CAD wurde nun auf die virtuelle Simulation gesetzt. Dazu verglich man im Evaluierungsprozess die gemessenen Werte mit den Ergebnissen von SOLIDWORKS Flow Simulation. In vier weiteren Schritten wurde der Prototyp mechanisch verändert und jeweils erneut vermessen – die gleichen Veränderungen wurden am CAD-Modell vorgenommen und simuliert. Die Ergebnisse der realen Prototypen und der Simulation waren exakt gleich!


Das hat RUCO überzeugt, SOLIDWORKS Flow Simulation anzuschaffen. Nach einer zweitägigen individuellen Schulung im Hause RUCO konnte der Kühlkörper innerhalb von nur zwei Wochen so optimiert werden, dass der LED-Strahler am Ende sogar mit einer höheren, als ursprünglich geplanten, Leistung betrieben werden kann!

Die Firma verzichtete auf die Herstellung weiterer Prototypen, der Kühlkörper aus Druckguss-Aluminium ging in Auftrag. Am fertigen Bauteil wurden noch einmal Wärmemessungen im Labor durchgeführt – erneut zeigte sich, dass die Messergebnisse exakt mit den berechneten Ergebnissen übereinstimmten.

In kürzester Zeit ist SOLIDWORKS Flow Simulation für das Konstruktionsteam der RUCO Licht GmbH ein unverzichtbares Hilfsmittel geworden. Die Produktqualität steigert sich mit sichtlich geringeren Entwicklungskosten, Kundenwünsche und Trends können aufgrund der deutlich verkürzten Entwicklungszeit wesentlich schneller umgesetzt werden.

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