Vi presentiamo DE-HEAT: l’innovativo progetto per una gestione termica sostenibile dei componenti semiconduttori
di Giuseppe De Marco, Advanced Technology & Manufacturing Engineer presso Kilometrorosso
L’evoluzione tecnologica sta cambiando profondamente il panorama industriale, e l’Additive Manufacturing, comunemente noto come stampa 3D, gioca un ruolo centrale in questa trasformazione. Nel 2020, il mercato globale dell’Additive Manufacturing ha raggiunto i 12,6 miliardi di dollari, e le proiezioni indicano un raddoppio di questo valore entro il 2026. Si tratta di un metodo di produzione che non solo accelera i tempi di sviluppo, ma permette anche la creazione di componenti con geometrie complesse, riducendo al minimo gli sprechi. Inoltre, l’AM consente la produzione di parti funzionali direttamente dalla progettazione digitale e la realizzazione di oggetti personalizzati, rivoluzionando così i processi manifatturieri tradizionali.
Il progetto DE-HEAT
È in questo contesto di innovazione tecnologica che si inserisce il progetto “DE-HEAT: Innovative Design for a Sustainable Thermal Management of Semiconductor Component”. Questo progetto ambizioso è stato sviluppato nell’ambito delle Open Call del progetto H2020 DIH-WORLD, il cui obiettivo è promuovere l’adozione delle tecnologie legate alla digitalizzazione. DE-HEAT si concentra sull’industria microelettronica, un settore in cui la necessità di dispositivi leggeri e portatili è prioritaria. Tuttavia, in questi dispositivi, è la gestione termica a rappresentare ancora una sfida fondamentale che deve essere affrontata durante la progettazione e la produzione.
Sfide e obiettivi
Gli obiettivi principali di DE-HEAT sono la realizzazione e la convalida di un innovativo dissipatore di calore prodotto mediante Additive Manufacturing. Questo dissipatore di calore è progettato per ottimizzare le prestazioni termiche dei moduli elettronici integrati su una CPU. La sua efficacia è stata testata in un caso d’uso reale su un dispositivo HMI, dimostrando come l’utilizzo della stampa 3D possa migliorare la fase di prototipazione, preproduzione e sviluppo di prodotto. Tutto ciò si tradurrà in una significativa riduzione dei costi e dei tempi necessari per portare un prodotto sul mercato.
Le sfide che il progetto DE-HEAT si troverà ad affrontare sono molteplici. Innanzitutto, sarà necessario testare l’efficacia delle strutture reticolari (lattice o TPMS) applicate al dissipatore di calore, identificando la migliore configurazione e i parametri ottimali per garantire la massima dissipazione energetica. Inoltre, il progetto ha finora ottimizzato e migliorato le prestazioni del microprocessore su cui è installato il dissipatore di calore, grazie alla possibilità di creare geometrie innovative con ampie superfici di scambio termico, tenendo in considerazione i vincoli meccanici dell’applicazione finale.
Approccio e implementazione
L’implementazione di DE-HEAT si basa su un approccio di Design Sperimentale (DoE), che consente lo sviluppo di componenti in diverse condizioni, predicendo l’output attraverso l’introduzione di cambiamenti nelle condizioni iniziali. Questo metodo arricchisce la tecnologia di stampa 3D con tecniche di test statistiche, creando modelli di previsione numerica per ottenere componenti di alta qualità con meno sperimentazione. La produzione dei prototipi avviene utilizzando la stampa 3D, e la loro convalida avviene in una camera climatica con temperatura controllata per garantire condizioni costanti e ripetibili.
Il progetto DE-HEAT rappresenta un passo avanti significativo verso la gestione termica sostenibile nei dispositivi microelettronici. Non solo promette di rivoluzionare il settore dell’Additive Manufacturing, ma contribuirà anche a ridurre l’impatto ambientale e ad accelerare i tempi di commercializzazione dei prodotti. La collaborazione tra Kilometro Rosso e FAE TECHNOLOGY dimostra come l’innovazione tecnologica possa essere un catalizzatore per un futuro migliore per il nostro pianeta e le generazioni future. Il progetto DE-HEAT è un chiaro esempio di technology transfer, in cui le conoscenze tecniche e le innovazioni scientifiche sviluppate da Kilometro Rosso vengono applicate in un contesto pratico da FAE TECHNOLOGY. Ancora una volta, quindi, la collaborazione tra ricerca industriale e imprese accelera l’innovazione, consentendo alle tecnologie innovative di raggiungere il mercato più rapidamente e, come in questo caso, di impiegare tecniche di stampa 3D più evolute, in grado di sviluppare soluzioni innovative per la gestione termica nelle schede elettroniche.
