In den letzten Jahren geht der Trend bei den Strangpressprofilen zu immer aufwändigeren Konstruktionen, um die Oberfläche des Kühlkörpers extrem zu vergrößern, die Wärmeabfuhr bei gleichen äußeren Kühlkörperabmessungen zu verbessern oder sogar zusätzlich den Bauraum deutlich zu verringern. Hierbei spielen auch ökologische und ökonomische Aspekte eine wichtige Rolle, da der Massebelag des Kühlkörpers beziehungsweise des Strangprofils, also das „Metergewicht“, eine nicht unwesentliche Rolle bei der Preisfindung spielt.
Insbesondere bei stranggepressten Kühlkörpern sind die konstruktiven Grenzen ziemlich ausgereizt, da mit jeder Verringerung der Zwischenräume der Kühlrippen eine Schwächung des Extrusionswerkzeuges einhergeht: Vereinfacht kann man sich das Werkzeug vorstellen als all das, was nicht Kühlkörper ist, wenn man direkt auf dessen Stirnfläche schaut.
In der Praxis sind die Werkzeuge wesentlich komplexer, da es bei der Konstruktion sehr auf Fließgeschwindigkeiten, Temperaturen und Fließwegquerschnitte ankommt und somit das Werkzeug nicht einfach nur ein „Negativ“ des Kühlkörperprofils darstellt. Alutronic hat nun ein Verfahren entwickelt, ohne neue und aufwändige Werkzeuge die Oberfläche des Kühlkörpers zu modifizieren.
Haifischhaut-Effekt
Der hierbei erzielte Effekt bewirkt neben einer Vergrößerung der Oberfläche insbesondere eine Beeinflussung der vorbeiströmenden Luft. Bekannt ist eine solche Erscheinung zum Beispiel aus der Fauna unter dem Begriff „Haifischhaut-Effekt“; im Fachgebiet der Strömungsmechanik wird in diesem Zusammenhang von „Riblet-Oberflächen“ gesprochen. Hierbei behindern feine Oberflächenstrukturen die Querbewegungen der Wirbel der turbulenten Strömung. Die Strömung nimmt diese Strukturen abhängig von deren Größe und der Strömungsgeschwindigkeit nicht beziehungsweise kaum als „rau“ wahr, wodurch die Wandreibung signifikant verringert wird.
Alutronic hat in den Versuchsreihen festgestellt, dass bei Kühlkörpern mit einer speziell hergestellten Oberflächenstruktur eine Verbesserung des Wärmewiderstandes im zweistelligen Prozentbereich erzielt werden konnte. Der Wärmewiderstand gilt als einer der wichtigsten Kennzahlen des Kühlkörpers, indem er dessen Wirkungsgrad in Bezug auf die Verlustleistung widerspiegelt. Einschränkend ist hier zu sagen, dass dieses Phänomen abhängig vom Kühlkörperprofil ist und signifikant von der Luftgeschwindigkeit abhängt. Da dieser Effekt nahezu ausschließlich bei forcierter, also mittels Lüfter erzwungener Kühlung auftritt, lässt sich dieses kaum ausschließlich basierend auf einer Oberflächenvergrößerung begründen.
Es ist daher naheliegend anzunehmen, dass die Wirkungsgradverbesserung des Kühlkörpers durch eine Änderung der Strömungsverhältnisse einhergehend mit einem weiterentwickelten Wärmeaustausch zwischen Kühlkörperwandung und umströmender Luft zusammenhängt. Das Verfahren der Oberflächenmanipulation ist prinzipiell auf jeden stranggepressten Aluminiumkühlköper anwendbar. Da das Unternehmen allein über 250 verschiedene Standardprofile (hinzu kommt in etwa die doppelte Menge an kundenspezifischen Sonderprofilen) bevorratet, stehen noch umfangreiche Versuchsreihen an, bis eine systematische Auswertung erstellt werden kann.
Das Unternehmen wird nun in Eigenregie und mit ausgewählten Partnern weitere Versuchsreihen durchführen, um den Zusammenhängen zwischen Luftströmung und Oberfläche auf die Spur zu kommen. Die Mitarbeiter erwarten durch diese Technologie eine Verbesserung der Effizienz der Kühlkörper, so dass diese bei gleicher Verlustleistung kleiner ausgelegt werden können oder alternativ eine größere Verlustleistung abführen können. Damit ist es dem Unternehmen gelungen, durch weitere Entwicklung im Bereich der Bauteilentwärmung einen Beitrag zur Kosteneinsparung und letztlich zur Verringerung der schädlichen CO2-Emissionen zu leisten.
