PRZYKŁAD STOSOWANIA: Jak niestandardowa obudowa z aluminium wytłoczonego w formie radiatora rozwiązała problem ograniczania wydajności z powodu przegrzewania w przemysłowych komputerach szczytowych AI

Grupa docelowa: inżynierowie przemysłowego Internetu rzeczy (IIoT), projektanci sprzętu, programiści systemów wbudowanych, menedżerowie zakupów w dziedzinie automatyki, robotyki i telekomunikacji.

Streszczenie

Potrzeba klienta

• : Wiodący europejski dostawca wysokowydajnych bram sieciowych przemysłowego przetwarzania szczytowego AI.

Wyzwanie

• : Poważne termiczne ograniczanie wydajności procesora (przekraczające 92 °C) podczas intensywnego obciążenia w warunkach przemysłowych na hali produkcyjnej. Aktywne chłodzenie wentylatorami było niemożliwe ze względu na obecność silnie przewodzącej pyłu metalicznego oraz drobnych cząstek zawiesiny w środowisku.

Rozwiązanie

• Niestandardowa obudowa hybrydowa bez wentylatora, zaprojektowana z myślą o wymaganiach konkretnego zastosowania, z bocznymi i górnymi ścianami wykonanymi z wytłoczonych profili aluminiowych typu 6063-T5 działających jako radiator, oraz przednimi i tylnymi panelami z precyzyjnie tłoczonych blach aluminiowych typu 5052-H32, wyposażona w niestandardowe bloki termiczne frezowane CNC wewnątrz obudowy.

Wyniki

Temperatura procesora spadła o 28 °C przy pełnym obciążeniu obliczeniowym, co umożliwiło stabilną pracę bezwentylatorową, osiągnięcie stopnia ochrony IP50 (odporne na pył) oraz brak wyłączeń termicznych przez 24 miesiące eksploatacji.

1. Wyzwanie: praca bezwentylatorowa w środowiskach fabrycznych o wysokim poziomie pyłu

W nowoczesnych zakładach produkcyjnych wdrażanie sztucznej inteligencji (AI) na krawędzi sieci jest kluczowe dla przeprowadzania inspekcji jakości w czasie rzeczywistym oraz systemów widzenia maszynowego. Jednak środowiska przemysłowe są z natury wyjątkowo agresywne.

Komputer Edge AI naszego klienta wykorzystywał procesory o wysokiej wydajności, które generowały znaczne ilości ciepła w warunkach pełnego obciążenia. Ich gotowy do użycia stalowy obudowy z wbudowanymi wentylatorami chłodzącymi był podatny na intensywne nagromadzanie się kurzu wewnątrz obudowy. W ciągu kilku miesięcy przewodzące opiłki metalowe oraz drobne cząstki kurzu zablokowały wentylatory i osadziły się na płytce PCB, powodując zwarcia, ograniczanie wydajności procesora z powodu przegrzania oraz częste awarie systemu.

[Standardowa obudowa chłodzona wentylatorami] ──(Kurz i opiłki metalowe z fabryki)── [Zablokowane wentylatory, ograniczanie wydajności procesora z powodu przegrzania (92 °C) i awarie systemu]

Aby przetrwać, urządzenie potrzebowało 100% obudowy bezwentylatorowej i uszczelnionej zdolnej do biernego odprowadzania ciepła przez swoje zewnętrzne ściany, jednocześnie chroniącej wewnętrzną płytkę PCB przed przewodzącym kurzem.

2. Projektowanie rozwiązania: Obudowa pasywnie chłodzona z profili aluminiowych

Jako specjalistyczna fabryka OEM nasz zespół inżynierów zaprojektował od podstaw zintegrowaną obudowę hybrydową do chłodzenia, łącząc profilu aluminiowego o wysokiej precyzji i toczenie i frezowanie blach CNC .

Nasze rozwiązanie projektowe: wytłaczane żebra z aluminium 6063-T5 + wewnętrzne bloki termiczne wykonane metodą CNC + przednia panel z aluminium 5052 wykonany metodą cięcia laserowego (bezwentylatorowy, odporny na kurz)

Wysokoprzewodzące wytłaczanie

Główną obudowę wytłoczyliśmy z aluminium stopu 6063-T5, wybranego ze względu na wysoką przewodność cieplną (201 W/(m·K)) oraz sztywność mechaniczną. Zewnętrzna powierzchnia została wyposażona w niestandardowo zaprojektowane, głębokie żebra chłodzące (radiatory), maksymalizujące odprowadzanie ciepła. regionie.

Wewnętrzne bloki termiczne wykonane metodą CNC

Za pomocą frezowania CNC wieloosiowego wykonano niestandardowe wewnętrzne podstawki aluminiowe, które idealnie stykają się z procesorem i tranzystorami MOSFET na własnej płytce PCB klienta za pośrednictwem wysokowydajnych wkładek termicznych. Utworzono w ten sposób bezpośredni, niskooporowy tor przewodzenia ciepła od układów scalonych do zewnętrznych żeberek wytłaczanych.

Precyzyjna personalizacja paneli blachy

Panele przedni i tylny zostały wykonane z aluminium klasy 5052 metodą tłoczenia. Za pomocą automatycznego cięcia laserowego włóknowego oraz frezowania CNC osiągnięto precyzyjne, bezwybojowe otwory na porty wejścia/wyjścia (DB9, RJ45, USB-C, HDMI), dopasowane idealnie do portów na płycie PCB.

Premiumowe anodowane wykończenie powierzchni

Ostateczna obudowa została anodowana w kolorze matowym czarnym z efektem piaskowania. Anodowanie nie tylko zwiększa twardość powierzchni i odporność na zadrapania, ale także poprawia emisyjność cieplną powierzchni aluminiowej, zwiększając skuteczność promieniowania ciepła o 15%.

Wygłębione walidacje termiczne i konstrukcyjne

Przed masową produkcją prototypowe obudowy poddano testom w komorze termicznej przy symulowanych warunkach obciążenia fabrycznego: