Sinbo Präzisions-Gelenkmodul Wärmeableitung Gehäuse Bearbeitungs-Fallstudie

Bei Roboter-Gelenkmodulen beeinflusst die Bearbeitungsqualität der Wärmeableitungsschale direkt die Wärmemanagement-Effizienz und die langfristige Betriebsstabilität des gesamten Systems. Die Wärmeableitungsschale des Sinbo Precision-Gelenkmoduls meistert erfolgreich die Wärmeableitungsherausforderungen in Gelenkmodulen mit hoher Leistungsdichte durch mehrere innovative Verarbeitungstechnologien.

Die Wärmeableitungsschale verwendet Aluminiumlegierungsmaterialien (wie AL6061/T6 oder AL7075/T6) und erreicht durch Präzisions-CNC-Bearbeitung und Optimierung der Wärmemanagement-Technologie eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und strukturelle Stabilität.

Die Kernherausforderung für Sinbo Precision bestand darin, eine optimale thermische Leistung zu erzielen und gleichzeitig die Präzision komplexer Strukturen zu gewährleisten. Die Wärmeableitungsschale des Gelenkmoduls musste die folgenden technischen Spezifikationen erfüllen:

• Extrem hohe Anforderungen an die Maßgenauigkeit: Die Dickentoleranz der dünnwandigen Struktur muss innerhalb von ±0,05 mm gehalten werden, der Ebenheitsfehler darf 0,1 mm/m nicht überschreiten und die Oberflächenrauheit muss Ra0,8 oder besser erreichen.
• Komplexe Innenstrukturen: Die Wärmeableitungsschale umfasst komplexe Merkmale wie speziell geformte Strömungskanäle, Rippenfelder und Schnittstellenschlitze, was die Bearbeitung extrem erschwert.
• Wärmemanagement-Leistung: Sicherstellung des vollständigen Kontakts zwischen der Wärmeableitungsschale und der Gelenkmotoroberfläche, wobei die Wärmeleitfähigkeitseffizienz 400 W/(m·K) übersteigen muss.
• Materialstabilität: Aluminiumlegierung neigt während der Verarbeitung zu Verformungen und Spannungen, was spezielle Prozesskontrollmaßnahmen erfordert.

Sinbo Precision setzte eine Reihe innovativer Bearbeitungsverfahren ein, um diese technischen Herausforderungen zu bewältigen:

• Mehrachsige CNC-Präzisionsbearbeitung: Verwendung von 5-Achsen-Simultan-CNC-Zentren, Erzeugung optimaler Werkzeugwege durch Präzisionsprogrammierung und -simulation, um die Einmalformung komplexer geometrischer Formen zu gewährleisten. Anwendung einer zweistufigen Strategie aus "Schruppen + Schlichten", wobei beim Schruppen schnell überschüssiges Material entfernt und beim Schlichten die Oberflächenrauheit und Maßgenauigkeit verfeinert werden.
• Elastische Klemm- und Positionierungstechnologie: Behebung der einfachen Verformung von Dünnwandteilen mit Präzisions-Dreibackenfuttern und elastischen Klemmeinrichtungen, um die Werkstückverformung während des Klemmens zu reduzieren. Das speziell entwickelte Vorrichtungssystem kontrolliert die Verformung innerhalb von 0,05 mm.
• Vorerhitzungstechnologie: Anwendung von elektrischer Erwärmung oder Plasma-Lichtbogen-Vorerhitzung auf Bearbeitungsbereiche, wodurch der Bearbeitungsbereich erweicht wird, um seine Härte und Scherfestigkeit zu verringern und so die Schneidleistung zu verbessern und den Schnittkraft- und Stromverbrauch zu senken.

Sinbo Precision integrierte mehrere fortschrittliche Wärmemanagement-Technologien in das Design der Wärmeableitungsschale:

• Anwendung von Phasenwechselmaterial: Anordnung von Phasenwechsel-Wärmeabsorptionsfolie zwischen dem Gelenkmotor und der Schale, um die während des Betriebs erzeugte Wärme effektiv zu absorbieren und zu verteilen.
• Materialien mit hoher Wärmeleitfähigkeit: Anbringen einer Wärmeleitfolie mit einer Wärmeleitfähigkeit von über 400 W/(m·K) auf der Kontaktfläche des Roboterarms, wodurch die Wärmeleitungseffizienz erheblich verbessert wird.
• Design der geometrischen Verbundstruktur: Die Innenfläche des Behälterhohlraums ist mit mehreren nach außen ragenden geometrischen Verbundkörpern ausgestattet, wodurch effektiv die Wärmeaustauschfläche vergrößert und mehr Kontaktfläche für Wärmeabsorption und -ableitung bereitgestellt wird.
• Optimierung der Wärmeableitungsrippen: Anwendung eines parallel angeordneten Wärmeableitungsrippendesigns mit präzise berechnetem Abstand und Dicke, um die Wärmeableitungsfläche und die Luftstromeffizienz zu maximieren.

Oberflächenbehandlungsverfahren sind entscheidend für die Leistung und Lebensdauer der Wärmeableitungsschale:

• Eloxalbehandlung: Bildung eines Oxidfilms auf der Aluminiumlegierungsoberfläche zur Verbesserung der Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit und zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit.
• Vernickelungstechnologie: Verwendung eines selektiven Vernickelungsverfahrens auf Kontaktflächen, um den Kontaktwärmewiderstand weiter zu verringern und die Wärmeleitungseffizienz zu verbessern.
• Präzisionspolierverfahren: Durchführung des Spiegelpolierens auf Kontaktflächen, um eine perfekte Passform mit Chips und anderen Wärmeableitungskomponenten zu gewährleisten und den Wärmewiderstand zu verringern.

Sinbo Precision hat ein komplettes Qualitätskontrollsystem eingerichtet, das Dreikoordinatenmessung, Wärmeleistungstests und Drucktests umfasst, um sicherzustellen, dass jede Wärmeableitungsschale strenge Qualitätsstandards erfüllt.

Nach einer Reihe von Prozessoptimierungen erreichte die Wärmeableitungsschale des Sinbo Precision-Gelenkmoduls signifikante Leistungsverbesserungen:

• Indikatoren für die Maßgenauigkeit: Die Produktdickentoleranz wurde innerhalb von ±0,03 mm gehalten, der Ebenheitsfehler betrug nicht mehr als 0,08 mm/m und die Oberflächenrauheit erreichte Ra0,6, was die Industriestandards weit übertrifft.
• Thermische Leistung: Die Wärmeleitungseffizienz der Wärmeableitungsschale erreichte 450 W/(m·K). In Kombination mit Phasenwechselmaterialien reduziert sie die Betriebstemperatur des Gelenkmoduls effektiv um mehr als 25 %.
• Zuverlässigkeitsdaten: Nach 1000 Stunden kontinuierlicher thermischer Zyklustests zeigte die Wärmeableitungsschale keine Leistungsminderung oder strukturelle Verformung, was eine hervorragende Langzeitzuverlässigkeit beweist.
• Produktionseffizienz: Durch Prozessoptimierung wurde der Produktionszyklus um 35 % verkürzt und die Ausbeute von anfänglich 85 % auf über 98 % gesteigert.

Die Wärmeableitungsschalen des Sinbo Precision-Gelenkmoduls wurden erfolgreich in Industrierobotern, Präzisionsservosystemen und Luft- und Raumfahrtbereichen eingesetzt und bieten Kunden zuverlässige Wärmemanagementlösungen. Durch kontinuierliche technologische Innovation und Prozessoptimierung treibt Sinbo Precision die Wärmeableitungstechnologie für elektronische Geräte mit hoher Leistungsdichte voran.

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