Geschälte Kühlrippen vs. extrudierte Kühlkörper: Leistungs- und Kostenvergleich

Extrudierte Kühlkörper dominieren kostensensible Anwendungen mit hohen Stückzahlen. Kühlkörper mit geschälten Lamellen dominieren Designs mit hoher Leistungsdichte, bei denen jedes Watt und jeder Millimeter zählt. In diesem Leitfaden werden die tatsächlichen Unterschiede erläutert, damit Sie die richtige Wahl treffen können.

1. Was ist ein extrudierter Kühlkörper?

Der Extrusionsprozess

Ein erhitzter Aluminiumbarren (normalerweise 6063 oder 6061) wird durch eine Stahlmatrize gepresst, um ein durchgehendes Profil mit integrierten Rippen zu erzeugen. Das Profil wird auf Länge geschnitten und endbearbeitet (Eloxieren, Bearbeiten usw.).

Hauptvorteile

• Sehr niedrige Stückkosten bei hohem Volumen

• Schnelle, hochautomatisierte Produktion

• Monolithische Konstruktion = keine thermische Schnittstelle zwischen Rippe und Basis

• Bewährte Zuverlässigkeit für Millionen von Einheiten

Wesentliche Einschränkungen

• Seitenverhältnis der Flossen typischerweise ≤ 10:1

• Geringe Flossendichte → begrenzte Oberfläche

• Fast ausschließlich Aluminium (Kupferextrusion ist selten und teuer)

2. Was ist ein Skived-Fin-Kühlkörper?

Der Skiving-Prozess

Eine scharfe Klinge „rasiert“ präzise dünne Lamellen aus einem massiven Block aus Aluminium oder Kupfer. Jede Rippe wird aufrecht gebogen, bleibt aber an der Basis befestigt – wodurch ein ultradichter, einteiliger Kühlkörper entsteht.

Hauptvorteile

• Seitenverhältnisse bis zu 50:1

• Die Lamellendicke beträgt nur 0,2 mm und die Lücken < 0,5 mm

• Funktioniert perfekt mit reinem Kupfer (~390 W/m·K)

• Kein Wärmewiderstand zwischen Lamellen und Basis

Nachteile

• Höhere Stückkosten (insbesondere bei geringem Volumen)

• Empfindliche Flossen erfordern eine sorgfältige Handhabung

• Langsamere Produktion als Extrusion

3. Direkter Vergleich

Warum Skived Fin bei der thermischen Leistung überzeugt

Mehr Rippen + dünnere Rippen + höhere Rippen + Kupferoption = deutlich größere Oberfläche und geringerer Wärmewiderstand bei gleicher Grundfläche.

Designflexibilität

Das Schälen ist nicht durch die Formgeometrie eingeschränkt – Ingenieure können die Höhe, den Abstand und die Form der Rippen für bestimmte Luftströmungsbedingungen optimieren.

Kostenrealität

Extrudiert gewinnt bei >10.000–100.000 Stück. Skived wird bei geringeren Volumina konkurrenzfähig und ist oft günstiger als die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung, wenn die Extrusion die thermischen Ziele nicht erreichen kann.

Aluminium vs. Kupfer

Kupfergeschälte Lamellen (~390 W/m·K) übertreffen sogar die besten Aluminium-Strangpressspülen (~200 W/m·K) bei weitem, wenn es um die Verteilung des Widerstands geht.

4. Wann sollte man sich für welche Technologie entscheiden?

Wählen Sie „Extrudiert“, wenn:

• Verlustleistung < 100 W bei ausreichend Platz

• Hohes Produktionsvolumen (über 10.000 Einheiten)

• Die Kosten sind die Hauptbeschränkung

• Standardprofile sind akzeptabel

Wählen Sie Skived Fin, wenn:

• Hohe Leistungsdichte (>150–200 W in kleinem Volumen)

• Begrenzte Höhe/Stellfläche

• Zwangskonvektion mit starkem Luftstrom

• Kupfer ist erwünscht bzw. erforderlich

• Leistung ist nicht verhandelbar (Server, Elektrofahrzeuge, Hochleistungs-LEDs usw.)

Abschluss

Extrudierte Kühlkörper bleiben hinsichtlich Kosten und Volumen unschlagbar. Kühlrippen mit geschälten Kühlrippen sind der klare Gewinner, wenn maximale Kühlleistung auf minimalem Raum erforderlich ist. Wählen Sie basierend auf Ihrem thermischen Budget, Ihren physischen Einschränkungen und Ihrem Produktionsvolumen – nicht aus Gewohnheit.

Häufig gestellte Fragen

• Können geschälte Rippen aus Kupfer hergestellt werden?

• Ja – Kupfer ist dank seiner Leitfähigkeit von ~390 W/m·K eines der beliebtesten Materialien für geschälte Lamellen.

• Was ist das maximale Seitenverhältnis für extrudierte Flossen?

• Typischerweise 6:1 bis 10:1. Alles, was höher ist, wird extrem schwierig und teuer.

• Ist Schälen teurer als Extrudieren?

• Pro Einheit ja, insbesondere bei hoher Lautstärke. Beim Wälzschälen fallen jedoch geringere oder gar keine Werkzeugkosten an und eine Flüssigkeitskühlung ist häufig nicht mehr erforderlich.

• Was ist besser für die natürliche Konvektion?

• Geschältes Kupfer überzeugt in der Regel durch höhere Leitfähigkeit und größere effektive Oberfläche, auch ohne Lüfter.