KI-Modell als Basis für Auslegesoftware

Optimale Wärmesenke für Elektrobauteile

Im Fokus des Forschungsprojekts ThermoPro steht nicht das Kühlkonzept, sondern die Geometrie der Kühlkörper. Ein Softwaretool soll mithilfe von KI die optimalen Geometrieparameter des Kühlers darstellen und Kühlkörper für beliebige Bauteile auslegen.

Jessica Mouchegh Jessica Mouchegh Jessica Mouchegh FREIE REDAKTEURIN

5. März 2026 - 14:00

Fünf Männer stehen im Treppenhaus vor einem Firmenbanner mit mehreren Logos.

Zum Start des zweiten gemeinsamen Projekts ThermoPro trafen sich (v. l.) Kai Konold (wissenschaftlicher Mitarbeiter), Robin Holt (Seifert electronic), Christoph Schumacher (Seifert electronic), Justin Fey (wissenschaftlicher Mitarbeiter) und Projektleiter Prof. Dr. Boris Schilder bei Seifert in Ennepetal.

Justin Fey/Frankfurt UAS

Rippenkühlkörper sind Komponenten von Kühlsystemen, die aufgrund der großen Oberfläche die Wärmeabfuhr von Elektrobauteilen an die Umgebungsluft verbessern. Mit der steigenden Leistungsfähigkeit insbesondere von Leistungselektroniken und Prozessoren werden auch immer leistungsstärkere Kühlkörper benötigt. Die Auslegung einer solchen Wärmesenke ist komplex und zeitaufwendig. Attraktiv wäre somit ein Softwaretool, das für jedes beliebige Elektrobauteil optimale Kühlkörper auslegen kann.

Genau dies ist Gegenstand des Forschungsprojekts ThermoPro, in dem die Forschungsgruppe für nachhaltiges Thermomanagement der Frankfurt University of Applied Sciences (Frankfurt UAS) mit Seifert electronic aus Ennepetal (Nordrhein-Westfalen) zusammenarbeitet. Ziel ist es, mithilfe eines eigenen KI-Modells den Prototyp eines Softwaretools zu entwickeln, das nach Eingabe von zuvor festgelegten Eingangsparametern den thermischen Widerstand ausgeben sowie die optimalen Geometrieparameter des Kühlers darstellen kann.

Das Projekt „Durchführung von simulativen Untersuchungen verschiedener Kühlkörper zur Entwicklung eines KI-basierten Software-Prototypen zur Kühlkörperauslegung“ (ThermoPro) wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie im Rahmen des Zentralen Innovationsprogramms Mittelstand (ZIM) mit insgesamt 550.000 Euro gefördert (davon 280.000 für die Frankfurt UAS) und hat eine Laufzeit von zwei Jahren.

Entwärmung für Leistungsmodule von klein bis groß

Steigende Verlustleistungen in leistungselektronischen Systemen verlangen nach präzisem Wärmemanagement. Von Miniaturlüftern bis zu Flüssigkeitskühlern zeigen aktuelle Entwärmungslösungen, wie Bauteile effizient vor Überhitzung geschützt werden.

Zusammenarbeit mit Netzwerkpartnern

Das Projekt ThermoPro ist im Rahmen des ZIM-Innovationsnetzwerks FREEM (Fertigungsverfahren für ressourcen- und energieeffiziente elektrische Maschinen) entstanden, in dem die Frankfurt UAS gemeinsam mit Seifert electronic und weiteren mittelständischen Unternehmen Netzwerkpartnerin ist.

Das Team hat mit Seifert bereits im Rahmen des Projekts EvapoCool zusammengearbeitet. Bei diesem ZIM-Projekt mit einer Fördersumme von insgesamt 602.500 Euro stand die Entwicklung einer Verdampfungskühlung für Hochleistungselektronik im Fokus. Erkenntnisse hieraus fließen auch in das ThermoPro-Projekt ein.

Ersatz für Strangpressverfahren

Der Hintergrund des Vorhabens: Kühlkörperhersteller Seifert electronic setzt seit kurzem zwei neue Verfahren zur Herstellung von Rippenkühlkörpern ein, die bei der Auslegung deutlich größere Spielräume zulassen als das in der Industrie übliche Strangpressverfahren (eine Technik zur Metallformung). So können die sogenannten Rippen eines Kühlers zum Beispiel enger nebeneinander platziert und dünner gestaltet werden. Das Ergebnis sind effizientere, kleinere Kühler.

Allerdings ist durch die Freiheiten der neuen Verfahren beim Auslegen eines Kühlkörpers eine große Menge an Kombinationen aus verschiedenen Faktoren zu berücksichtigen – etwa die abzugebende Wärmemenge, die voraussichtliche Umgebungstemperatur oder die möglichen Geometrien des Kühlers.

An dieser Stelle setzt das Forschungsprojekt an und will ein KI-Modell als Basis für eine Auslegesoftware entwickeln. Dieses Softwaretool soll dann den jeweils optimalen Kühlkörper für das betreffende Bauteil berechnen, und zwar anhand von Eingabeparametern in Bezug auf die erforderliche Kühlleistung, den vorhandenen Bauraum und die eingesetzte Fertigungstechnologie. Die Kühlkörper sollen dadurch in der Herstellung und im Betrieb so wirtschaftlich wie möglich sein.