Im neunzehnten Video des Weihnachtskalenders zum IoT-Haus-Projekt von Stern Didactic zeigt Nicolai Stern, wie sich die Kühlung elektronischer Komponenten in Autodesk Fusion simulieren lässt. Die thermische Analyse spielt eine entscheidende Rolle in der Produktentwicklung, da sie hilft, potenzielle Überhitzungen frühzeitig zu erkennen und Gegenmaßnahmen zu ergreifen. So können Ausfälle, Leistungseinbußen oder gar Schäden an den Bauteilen vermieden werden.
Wechsel in den Simulationsarbeitsbereich
Ausgehend vom fertigen Konstruktionsmodell wechselt Stern in den Simulationsarbeitsbereich von Autodesk Fusion. Dort wählt er die Funktion „Kühlung für elektronische Geräte“ – eine Vorschaufunktion, die in den Account-Einstellungen aktiviert werden kann. Damit lässt sich nicht nur das äußere Design, sondern auch die thermische Performance des IoT-Hauses untersuchen.
Materialauswahl und Einstellungen
Zunächst legt Stern das Material des Gehäuses fest. Für diesen Test nutzt er ABS-Kunststoff, ein weit verbreitetes Material für Gehäuse. Die Schwerkraft lässt sich optional aktivieren oder deaktivieren, je nachdem, wie realitätsnah die Simulation sein soll.
Hinzufügen interner Wärmequellen
Die Schlüsselkomponenten sind nicht nur sichtbar, sondern geben auch Wärme ab. Stern fügt deshalb interne Wärmequellen für LEDs und Widerstände hinzu, um die tatsächlichen Einsatzbedingungen nachzustellen. Die Transistoren werden in diesem Versuch nicht berücksichtigt. Durch diese Einstellungen lässt sich realistisch einschätzen, welche Temperaturen im Betrieb entstehen.
Simulation in der Cloud
Nach Festlegung aller Bedingungen startet Stern die Simulation per Klick auf den „Lösen“-Button. Da thermische Analysen rechenintensiv sind, werden sie über die Autodesk-Cloud durchgeführt. Für diese Berechnung werden Cloud-Punkte benötigt. Eine lokale Berechnung ist nicht möglich, aber für Bildungs- und Testzwecke steht in der Regel ein ausreichendes Kontingent zur Verfügung.
Ergebnisse interpretieren
Nach Abschluss der Berechnung zeigt Autodesk Fusion drei Ansichtsoptionen, um die Resultate darzustellen:
1. Risikoskala: Hier wird sichtbar, an welchen Stellen besonders hohe Temperaturen auftreten. Die Widerstände zeigen beispielsweise ein hohes Risikopotenzial, da sie im laufenden Betrieb relativ warm werden.
2. Temperaturskala: Diese zeigt eine farbcodierte Verteilung der Temperaturen auf den Bauteilen. Durch das Einstellen des Darstellungsbereichs und das Überfahren der Komponenten mit der Maus lassen sich genaue Temperaturwerte ablesen.
3. Schnittansicht: Mithilfe einer frei bewegbaren Schnittlinie kann man ins Innere des Modells schauen, um die Wärmeverteilung im Gehäuse noch besser zu verstehen. Die Analyse zeigt etwa, dass an einer bestimmten Seite des Hauses die Temperaturen ansteigen, während der Rest des Gehäuses weitgehend kühl bleibt.
Fazit
Die Kühlungssimulationsfunktion in Autodesk Fusion bietet einen wertvollen Einblick in das thermische Verhalten elektronischer Komponenten und Gehäuse. Dank dieser Analyse kann bereits in der frühen Entwicklungsphase überprüft werden, ob zusätzliche Kühlmaßnahmen, Belüftungsöffnungen oder alternative Materialien nötig sind. Für das IoT-Haus bedeutet dies, dass spätere Probleme reduziert oder ganz vermieden werden können – ein wesentlicher Schritt auf dem Weg zu einem langlebigen, zuverlässigen Produkt.
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