Kühlkörper aus dem 3D Drucker

Magier · Mi, 02.07.14, 17:12

Hallo liebe Gemeinde

tüftle gerade an einer Pendelleuchte für meinen Schreibtisch herum und brauche dafür einen sehr speziellen Kühlkörper. Die einfachste (wenn auch nicht billigste) Idee besteht darin das ich mir diesen drucken lassen könnte. Da ich eh alles mit CAD vorplane.
Ohne hier jetzt Werbung machen zu wollen, schien mir shapeways eine gute Wahl. Dort kann man verschiedene Metalle auswählen "Stainless Steel" z.B..

Zu Kühlen wären
1X Cree MK-R, 1448 Lumen, warmweiß mit Platine http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... x12mm.html
4X Cree MC-E 4CT RGBW mit Platine (Star) http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html
wahrscheinlich mit eingebautem Lüfter, um ein schlankeres Design zu bekommen. (Mal sehen)

Werde auch dem Support anschreiben ob sie Daten, Unterlagen o.ä. zum Thema Wärmewiderstand bei ihren Materialien haben.

Jetzt meine Frage. Hat von euch jemand so was schon mal probiert, Erfahrungen, Ideen oder Einwürfe?

Danke fürs darüber nachdenken.
Mit freundlichen Grüßen
Magier

Borax · Mi, 02.07.14, 22:22

Stainless Steel ist nicht besonders gut geeignet. Die Wärmeleitfähigkeit von Stahl ist eher schlecht (siehe z.B. hier: http://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rme ... %A4higkeit ). Gut sind Edelmetalle (Ag, Cu...) oder Aluminium. Es hat seine Gründe warum man bei kommerziellen Kühlkörpern fast nur Aluminium findet (Kupfer ist schon wesentlich teurer und Silber noch teurer). Vielleicht findest Du ja einen Laden der Dein 'Wunschdesign' mit einer CNC Fräse aus einem Alu-Block fräsen kann. Ist vmtl. auch nicht teurer als drucken, aber was die Kühlleistung angeht wesentlich besser.

Magier · Mi, 02.07.14, 23:16

Danke! Mit der Wärmeleitfähigkeit von Stahl hast du wohl recht. Meine früher konnten die auch mal Alu drucken....ist heute nicht mehr im Angebot. Dafür könnte man es in Gold oder Platin machen lassen.....(im Gegenwert eines Hauses.... oder Auto oder so

)
Mal sehen ob ich das Modell vereinfachen kann, jetzt wäre es schon von der reinen Geometrie nicht möglich es auf einer CNC Maschine machen zu lassen.
Bin ja noch in der Planungsphase.....aber danke für den Hinweis!!!

Loong · Do, 03.07.14, 08:56

Servus…

Ich halte den Einfluß der Wärmeleitfähigkeit des Materials auf den Wärmewiderstand eines Kühlkörpers für überschätzt. Gemäß dieses Kühlblechrechners ist der Wärmewiderstand eines 100 x 100 x 2 mm³ großen, senkrecht montierten Kühlblechs aus Stahl lediglich 12 % höher als bei Kupfer, obwohl Stahl die Wärme 10 mal schlecher leitet.

bright · Do, 03.07.14, 10:40

dass die aus metall "drucken" halt ich für ein gerücht!

den drucker will ich sehen der bei 1064°C (schmelzpunkt gold pur) drucken kann.

worin bestehen denn die Probleme beim cnc bearbeiten deines teiles? mit cnc ist fast alles machbar

und stahl und konsorten würde ich zum kühlen nie nehmen. schlechte wärmeleitfähigkeit wurde schon erwähnt und das gewicht des fertigen teils schlägt dann auch noch zu buche.

Es spielt sehr wohl eine GROße Rolle, welches material man nimmt. also dann mindestens Alu. bei kleineren einheiten nehm ich lieber kupfer.

damit lässt sich z.b. eine XML2 problemlos bei 7Ampere (!) betreiben

btw, nimm lieber die led:
http://www.leds.de/High-Power-LEDs/Cree ... -Star.html

besserer wirkungsgrad, mehr licht, billiger. bei 4stk sparst du 12euro...

Borax · Do, 03.07.14, 10:44

dass die aus metall "drucken" halt ich für ein gerücht!

Tun sie auch nicht. Gedruckt wird ein Wachsmodell was dann in Gips gegossen wird. Und das wird dann mit Metall ausgegossen.

bright · Do, 03.07.14, 10:47

hab ich auch gerade gelesen. danke.

stoske · Do, 03.07.14, 11:05

Ich würde ja gerne mal die Lampe selbst sehen. CAD-Vorplanung,
LED-Auswahl, eigener Kühlkörper, das scheint mir anspruchsvoll
zu sein. Zeige doch mal das Design und erkläre mal wie du auf die
ausgewählten LED gekommen bist.

Drooter · Do, 03.07.14, 12:43

etwas OT:
es gibt "Drucker", die Metall "drucken". da wird ein Metallpulver in Schichten aufgetragen und das zu druckende mit einem Laser befahren, so dass das Metall gesintert wird.

edit: Video

bright · Do, 03.07.14, 12:57

das ist klar, aber wie du schon sagst ist das sintern.

wie borax schon schreibt machen die ein wachsmodell und gießen dann das metallteile.

hab mir das video angesehen, jetzt weiss ich wie es geht.

Achim H · Do, 03.07.14, 14:28

Drooter hat geschrieben:etwas OT:
es gibt "Drucker", die Metall "drucken". da wird ein Metallpulver in Schichten aufgetragen und das zu druckende mit einem Laser befahren, so dass das Metall gesintert wird.

edit: Video

Der Laser bewirkt lediglich, dass die Teile (Pulver) zusammengefügt werden. Beim Sintern wird das Werkstück ausgehärtet. Das kann man zum Beispiel im Backofen machen und dauert mehrere Stunden.

Fernsehen bildet:
Vor Kurzem lief eine Folge CSI, wo ein Männeken eine Pistole ausgedruckt hatte. Da das Werkstück nicht gesintert wurde, hielt die Knarre nur sehr kurz.

Borax · Do, 03.07.14, 15:04

Wegen der daraus resultierenden eher porösen Struktur wäre das aber als Kühlkörper völlig ungeeignet. Da ist das gegossene Material wesentlich besser. Stahlguss leitet Wärme sogar ganz brauchbar. Und entsprechend Loongs Anmerkung würde das auch reichen. Wäre mir aber viel zu teuer. Andererseits hatten wir ja auch schon Anfragen wegen Designer-Lampen für ~4000€ (siehe: viewtopic.php?f=24&t=18444 ) Für so einen Preis kann man bestimmt auch eine ganze Lampe 3D drucken lassen...

Magier · Do, 03.07.14, 19:26

Wow! Danke für die rege Beteiligung.
Also CAD..naja ist vielleicht was hoch gegriffen, ich benutze die frei Version von Google Sketchup.
Und ja...das "Projekt" was mir vorschwebt ist schon anspruchsvoll. Am Ende soll sich der Lampenkörper nämlich Dreidimensional im Raum bewegen, Rechner oder Fernbedienung gesteuert.
Wie ich zu meiner LED Auswahl gekommen bin... ähm.... durch, googlen, lesen, schätzen, raten. Ich muss zugeben ich habe nur wenig bis keine Erfahrungen mit Power Leds.
Ein paar Eckpunkte waren:

viel Licht
verbrauch Obergrenze 12V (da das meine Versorgungsspannung ist)

Die RBGs kommen in einem Kreis angeordnet, an die Seiten. So das ich damit die Farbtemperatur in der Umgebung beeinflussen kann. Dachte das sähe vielleicht auch ganz cool aus, wenn es dunkel ist und ich die weiß Spot Led, die auf die Tischplatte zeigt abschalte.

Habe mir erst mal je 2 Stück zum testen und spielen bestellt, habe aber zur Zeit keinen Platz für einen Arbeitsplatz. (Löten usw) Brauche noch ein paar Wochen.

Der eigentliche Kühlkörper. Habe zur Zeit nur eine Zeichnung die nicht mehr ganz richtig ist, dort sind noch 8 Flächen für die RGBs an der Seite vorgesehen. Was aber wohl etwas viel wäre.
Was man hier nicht sieht sind die Löcher und Kanäle für Temperatur Sensoren, die ich schon vorgesehen habe. (Loch Oben und die fehlenden Flügel in Bild 2 )
Und Fertig ist es eh noch nicht, es Fehlen die Aufhängung und eine Ummantlung aus Glas oder Plexiglas.

Hoffe man kann was sehen/verstehen.

bright · Fr, 04.07.14, 07:10

das ist doch cnc technisch mit dem kk kein problem, da würde ich mir den aufwand mit "drucken" sparen.

gruß, bright

Drooter · Fr, 04.07.14, 12:33

Such doch mal jemand mit nem Wasserstrahlschneider, der könnte dir echt günstig die Grundform schneiden. Und wenn du dann den Fortsatz unten evtl weglassen würdest, kann der dir sogar alles machen.

Achim H · Fr, 04.07.14, 15:32

Wasserstrahlschneiden ist für Flachmaterialien (Bleche) geeignet, nicht aber für ein dickeres Vollmaterial.

Wenn ich mir den mittleren Bereich so anschaue, der sieht irgendwie wie der geschwungener Kühlkörper hier aus dem Shop aus. Fischer Elektronik hat sowas auch dicker oder als Meterware.

Und wo kommt der Lüfter hin?

Magier · Fr, 04.07.14, 16:57

@Achim H.
Wasserstahlschneider??? Durch 4cm dickes Alu??? Das geht?

@ Drooter
Ja der Mittel Teil sieht dem was du gepostet hast sehr ähnlich. Aber was mache ich mit den Seiten Flächen für die RGBs?

Habe mal schnell einen Lüfter an die Stelle kopiert wo er hin soll. Der ist weder in der richtigen Größe und auch nicht das spätere Modell, nur zum Verständnis.
Die LEDs sind auch viel zu viele. Hatte mal ausprobiert wie es am Ende aussehen sollte, wenn ich noch pur weiß LEDS mit den RGBs mische. Daher die zwei Reihen a 8 LEDS an der Seite.....
"Die Bilder sind von einem ersten Entwurf. Wenn jemand möchte kann ich auch neuere Entwürfe zeigen, wenn sie fertig sind ~2Wochen" Wo nur wo ist meine Zeit geblieben?

Was noch fehlt ist ein Art "Korb" oder "Hülle" um den Lüfter, der die Steuerelektronik enthält und gleichzeitig als Aufhängung/Verbindung zum Seilsystem dient. Unten dran, will ich den Kühlkörper mit den LEDs einhaken und eine runde Hülse aus Glas (Stelle es euch als Glasflasche ohne Boden und ohne Hals vor) der das Licht der Seitlichen RGBs etwas diffuser machen soll.

Wie viele LEDs es am Ende werden hängt davon ab was meine Versuche mit den Test LEDs ergibt und der bedingt dann die Größe und wie viel "Spielereien" ich einbauen kann.

Drooter · Fr, 04.07.14, 20:10

Wasserstrahlschneiden ist sehr wohl auch für dickere Vollmaterialien geeignet.
Bei der Firma, mit der ich hin und wieder zusammenarbeite, habe ich schon 12cm Aluvollmaterial gesehen, das die für einen Maschinenbaubetrieb geschnitten haben.
@magier
du könntest doch mal den kompletten KK für ne CNC Fertigung anfragen und dann nur mal den äußeren Teil. Das ist wahrscheinlich ein so großer Unterschied, dass es sich lohnen würde, den KK aus zwei Teilen zusammenzusetzen.

stoske · Sa, 05.07.14, 08:15

Mit allem Respekt, aber kann es sein, dass die Auswahl der LED und deren
Platzierung einfach auf eine Vorstellung hin gewählt wurde? Und das das
eigentliche Konstrukt nur der Kühlkörper ist, dem sich alles andere einfach
unterordnet? Mit der Hoffnung, dass es funktioniert und gut aussieht?
Das wird es vermutlich beides nicht.

Ich würde nicht den Kühlkörper simulieren, sondern die LED und deren
Lichtabstrahlung. Vermutlich würde man dann andere LED wählen, einen
ganz anderen Aufbau und davon(!) abhängig auch einen ganz anderen
Kühlkörper.

Dieser Kühlkörper hier wird Geräusche(!) produzieren, aufgrund der Lamellen
unten(!) womöglich sogar einen Ton erzeugen. Er wird warme Luft nach unten(!)
blasen und dazu schnell verdrecken. Ob die LED, sowohl in Auswahl als auch
bei dieser Installation überhaupt ein sinnvolles Licht abgeben, wage ich schwer
zu bezweifeln.

Mir scheint, die Grundidee ist nicht die Lampe aus der sich der Kühlkörper
ergibt, sondern der Kühlkörper, in der Hoffnung daraus ergäbe sich auch
eine hübsche Lampe. Wenn diese Vermutung stimmt, rate ich dringend dazu
die Sache zu überdenken. Oder zur Simulation des Lichtes(!).

Loong · Sa, 05.07.14, 08:57

stoske hat geschrieben:Er wird warme Luft nach unten(!)
blasen und dazu schnell verdrecken.

Woher weißt du so sicher, daß der Threadstarter den Lüfter nicht saugend betreiben will?

Achim H · Sa, 05.07.14, 15:47

Loong hat geschrieben:Woher weißt du so sicher, daß der Threadstarter den Lüfter nicht saugend betreiben will?

Recht haste.

Der Motor ist an ein paar Streben mit dem Gehäuse verbunden. Diese sind auf der Zeichnung nicht erkennbar (somit sind sie unten).
Airflow ist zur Richtung ohne den Streben. Entsprechend wird die Luft durch den Kühlkörper gesogen.

Magier · So, 06.07.14, 18:47

@stoske
Puh.....
Also zu Punkt 1.
Ja...so halb. Ich habe mir was überlegt und suche jetzt einen Weg wie es gut aussehen könnte. Auch wenn ich Info studiere und daher eher wissenschaftliche Wege gewohnt bin, bin ich hier eher künstlerischen vorgegangen. Ich hatte zu erst eine Idee und schaue jetzt wie ich das hin bekomme.

Punkt 2.
Möglich aber meine Grund Idee ist halt die äußere Form. Der Inhalt muss sich dem halt anpassen. Und die Baumformen der LEDs sind ähnlich, selbst wenn ich den Kühlkörper völlig überdimensioniert, er aber trotzdem gut aussieht....mir wärs egal!!!!!!!

Wie gesagt, wie viele und welche LEDs ich genau verwende, Teste ich sobald mein Labornetzteil wieder in Reichweite ist und die Klausuren rum sind.

Punkt 3.
Das ein Lüfter nie völlig geräuschlos ist weiß ich. Am Ende weiß ich ja nicht mal genau ob ich ihn brauche. Was definitiv rein kommt sind 2-3 Temperatur Sensoren und ein kleiner MCU, der auch das Dimmen übernimmt. Der kann dann auch noch nebenbei den Lüfter regeln....das ist schon in Planung. Habe auch 4 kleine Gummringe vor gesehen um das Schwingen zu dämpfen......
Hoffe das macht es möglichst leise.

Die Luft soll übrigens angesaugt werden!!! Von unten nach oben, der normalen Konvektion folgend.

P.S. Den Lüfter haben ich da in 2 Minuten rein geklatscht, aus der Google Galerie. Haltet euch an dem also nicht so viel auf.

Magier · So, 06.07.14, 19:04

Da das Interesse so groß ist, hier die neusten Bilder.....
Der Lüfter ist wieder aus der Google Galerie und auch mehr ein Symbol. Die Größen sind standardisiert (wenigstens meisten) daher eher als Symbol zu sehen.

In dieser Testversion, kommt die Elektronik auf die Außenseiten. Das ist erst mal am einfachsten und es soll ja "nur" meine Labor Lampe werden.
Dafür sind auch die 4 Rechteckigen Kanäle auf den Seiten (nicht schön aber....). Da sollen die Kabel für LEDs und Sensoren durch. Strom kommt über die Aufhängung.
Die 4 "Knubel" oben, sind für die Aufhängungen. Das kommt aber später.

P.S.
Kurze Rechnung
Kühlkörper ca700€
Träger ca100€
Glas/Acrylic 26€
Mit Transport usw also ca 850€

stoske · So, 06.07.14, 23:47

Mir scheint, du hast alles im Griff - und kannst auch ordentlich Holz verbraten

Na dann, viel Erfolg. Ich bin gespannt was am Ende rauskommt, die Entwicklung
scheint ja dynamisch zu sein, das ist ja schonmal prima