従来の製品開発プロセスにおいて、設計者はしばしば真の課題に直面します。それは、限られた時間、予算、そしてリソースの中で、いかに美しく実用的な製品を設計するかということです。かつては、このプロセスは「試作→試験→設計修正→再試作」というサイクルを繰り返すのが一般的でした。このアプローチは直感的ではありますが、コストと時間がかかります。特に、複雑な構造や高い性能が求められる製品の場合、繰り返し試作を行うことは現実的ではなく、時間のかかる作業です。しかし、この状況は変わりつつあります。ますます多くの企業がシミュレーション技術を導入し、試行錯誤のプロセスを仮想環境に移行させ、「製造前の計算」を実現しています。FerroTecはこのトレンドに沿って、熱、流体、構造のマルチフィジックスシミュレーションを活用し、設計初期段階でTEC製品の性能を正確に予測することで、開発サイクルを大幅に短縮し、試行錯誤コストを削減し、研究開発効率と製品信頼性を総合的に向上させています。

簡単に言えば、シミュレーションとは、ソフトウェアを用いて現実世界の物理プロセスをモデル化するものです。熱はどのように伝わるのか？空気の流れはどのように発生するのか？材料は応力を受けると変形するのか？…デジタルモデルを作成することで、エンジニアは製品の実際の使用時における性能をコンピューター上で事前に確認できます。まるで仮想実験室にいるかのようです。金型製作や回路構築、部品の到着を待つ必要はありません。パラメータを入力するだけで、設計の実現可能性を迅速に評価できます。

例えば、自動車の設計者が車の空気抵抗を最適化したい場合、かつては風洞実験を行う必要があり、模型1台で数万元もの費用がかかっていました。今では、ソフトウェアでラインを調整するだけで、気流の変化をリアルタイムで監視できます。同様に、家電製品のエンジニアはシミュレーション技術を用いて、高温多湿環境におけるエアコンの放熱性能をモデル化し、過熱リスクを事前に特定できます。かつては多大な人手と資金を投入していたこれらの試験を、シミュレーション技術によって効率的に完了できるようになりました。これがシミュレーション技術の変革力です。

一般的な製品の設計が複雑であるにもかかわらず、半導体冷却モジュールの設計はさらに困難です。これは、熱、電気、流体、構造が相互作用する典型的なマルチフィジックス連成問題であり、「一部の変化が全体に影響する」という状況です。効率的なTEC冷却ソリューションを実現するには、冷却チップの数と配置、ファンの選択と気流設計、ヒートシンクフィンの間隔と高さ、水冷プレートの配置と圧力降下、インターフェース材料の熱抵抗の制御など、いくつかの重要な側面を協調的に最適化する必要があります。

従来、これらの設計はエンジニアの経験と直感に大きく依存していました。その結果、変更のたびに新たなプロトタイプが必要になることがよくありました。これはコストがかかるだけでなく、全体的な最適な性能を達成することを困難にしていました。

FerroTec の研究開発チームは、熱シミュレーション、流体力学 (CFD)、構造力学シミュレーションなどのツールを使用して TEC モジュールの設計にシミュレーション技術を全面的に適用し、TEC 設計の初期段階で仮想検証を実施しました。

☑️ 熱シミュレーション: 温度場の分布を分析し、局所的なホットスポットを特定します。

☑️流体シミュレーション: 空気ダクトや水路の流れの均一性を評価し、放熱効率を最適化します。

☑️構造シミュレーション：熱膨張や収縮によるひび割れや変形を防ぐために材料の強度を確認します。

かつては、試作品が完成するまで問題を発見できませんでしたが、今では設計の初期段階で問題を予測し、リスクを排除することができます。これにより、設計効率が向上するだけでなく、後々の変更に伴うリスクと時間コストも大幅に削減されます。しかし、シミュレーション技術は万能薬ではありません。その精度は、モデルの精度、材料パラメータ、境界条件の設定に大きく依存します。入力データが不正確であれば、結果は現実と大きく異なるものになります。そのため、FerroTecでは、シミュレーション技術と物理試験を組み合わせ、仮想と現実を連携させた検証プロセスを用いて、最終的なTEC製品の信頼性を確保しています。

半導体冷却業界における世界有数のサプライヤーであるFerroTecは、様々な精密温度制御アプリケーション向けに高性能半導体冷却チップを提供しています。電力、材質、外観はすべてカスタマイズ可能です。製品の詳細やソリューションのご提案については、0571-89712612までお問い合わせください。