Metal Dünyası

Çelik

Demir

Maden

Alüminyum

Döküm

SEKTÖRLER HABERLER ÜRÜN TANITIMLARI TEKNİK YAZILAR DOSYALAR RÖPORTAJLAR BAŞARI HİKAYELERİ UZMAN GÖRÜŞÜ YAZARLAR FUARLAR ETKİNLİKLER PROFİLLER Editörden Künye YAYIN KURULU ARŞİV ABONELİK İLETİŞİM
Mobil Ürün Tasarımında, Ürün Termal Özellikleri̇ İncelenerek İç Yapı Taşıycı Parçası İçin Malzeme Optimizasyonu
Onur MERİÇ (onur_meric@hotmail.com)
 
ÖZET
 
Mobil cihazların market yönelimleri gereği her geçen gün daha ince, daha hafif, daha hızlı, görüntü kalitesi daha iyi olması istenmektedir. Daha iyi görüntü kalitesi ve daha hızlı olması direk olarak ısı üretimini arttırırken, daha ince ve hafif olması da ürünün sağlamlığını ciddi riske sokmaktadır. Bu iki konunun değerlendirilmesinde tasarım göz ardı edilemez bir değişken olmak ile birlikte göreceli olarak malzeme seçimi de büyük önem taşımaktadır.
 
Bu çalışma, akıllı cep telefonu üretiminde içyapı malzemesi olarak en çok kullanılan alüminyum(ADC12) ve magnezyum(AZ91D) alaşımlarının termal analizlerini yaparak, malzemeler arasında optimizasyon yapmayı hedeflemektedir. 
 

Anahtar kelimeler: Malzeme optimizasyonu, mobil ürün tasarımı, termal analiz, ADC12, AZ91D.

 

ABSTRACK

As necessitated by market trends, the demand for thinner, much lighter, much faster mobile devices with better visual quality is increasing every day. While better visual quality and improved fastness inrease heat production directly, thinner and lighter qualities put product robutsness in risk. Although design is a variable which can not be underestimated in consideration of these two subjects, material selection is also of great importance.

 
The purpose of this study is material optimization by thermal analysis of aluminum (ADC12) and magnesium (AZ91D) alloys which are most commonly used as internal structure part in smartphone manufacturing.
 
 
Keywords: Material optimization, mobile device design, thermal analysis, ADC12, AZ91D.
 
 
1. Giriş
Bu çalışma akıllı telefon tasarımı yapılırken seçilecek içyapı taşıyıcı parçasının ürün gerekliliklere göz önünde bulundurularak termal açıdan incelenmesi ve optimizasyonu amacı için yapılmıştır.
 
Akıllı telefon ürün tasarımı donanım, yazılım ve mekanik konuları içeren ortak bir çalışmasıdır ve ürün performansı bu ortak çalışmasının sonucu olarak 
 
ortaya çıkar. Bu çalışmada tasarımı tamamlanmış bir ürün üzerinde, diğer parametreler sabit tutularak, içyapı taşıyıcı metal parçası için kullanılabilecek farklı malzemelerin ürüne etkisi incelenmiştir. Termal analizler için FloEFD, analiz programından yararlanılmıştır.
 
Termal analizlerde ürün için belirlenen ısı kaynak malzeme özellikleri atanmıştır. Bu parçaların farklı katmanları x, y, z doğrultularında farklı ısıl iletim katsayılarına sahiptir.
 
Sistemde panele ait 12 adet led ve bunun yanında 10 adet ısı kaynağı olarak tanımlanan entegre devresi(IC) mevcuttur. Anakart üzerindeki entegreleri soğutmak için entegreler üzerinde oluşan ısıyı içyapı taşıyıcı metaline aktarmak gerekmektedir. Bunun için termal arayüz malzemesi kullanılmıştır. Termal arayüz malzemesinin kullanım şekli Şekil 3.1’de gösterilmiştir.
 
 
Ürüne, pratikte ısıl çift kullanılarak yapılan kullanıcı ve güvenlik testlerinde ısının gözlemlendiği nokta ön cam bölgesindeki en fazla ısınan bölgedir, yapılan analizlerde de referans nokta olarak aynı bölge alınmıştır. Son kullanıcı testleri için belirtilen bölgelerde en yüksek güvenli sıcaklık 50 C° olarak belirlenmiştir. Ürünün cam ön yüzeyinin ve kullanın temas halinde olduğu yan alüminyum yüzeylerin,  yapılan test ve analizlerde bu sıcaklığı aşmaması beklenir. Termal analiz için yapılan diğer kabuller aşağıdaki gibidir;
 
Şekil 3.1’de görülebileceği gibi malzemeler her iki yüzeye de tam olarak temas etmektedir.
• Isı kaynaklarının model üzerindeki pozisyonları Şekil 5.2 ve 5.3’te gösterilmiştir. Bu ısı kaynaklarına 
 
 

                         

Şekil 3.1- Termal arayüz malzemelerimi gösterimi (kırmızı renkli)                   Çizelge 3.1- Isı Kaynakları ve Isı Kaynaklarına Ait Güç Değerleri                                                                                                                  

Ürüne, pratikte ısıl çift kullanılarak yapılan kullanıcı ve güvenlik testlerinde ısının gözlemlendiği nokta ön cam bölgesindeki en fazla ısınan bölgedir, yapılan analizlerde de referans nokta olarak aynı bölge alınmıştır. Son kullanıcı testleri için belirtilen bölgelerde en yüksek güvenli sıcaklık 50 C° olarak belirlenmiştir. Ürünün cam ön yüzeyinin ve kullanın temas halinde olduğu yan alüminyum yüzeylerin,  yapılan test ve analizlerde bu sıcaklığı aşmaması beklenir. Termal analiz için yapılan diğer kabuller aşağıdaki gibidir;
 
                                                                                                                                                                                  
Dış Analiz
 
• Ortam sıcaklığı: 25 C°
• Ürün yatay şekilde konumlandırılmıştır, yer çekimi –Z doğrultusundadır.
• PCB malzemesi: FR4
• Analiz senaryosuna göre tüm entegreler maksimum ısı verecek şekilde aynı anda çalışmaktadır.
• Entegreler ile içyapı taşıyıcı metali arasındaki ısı alışverişini sağlamak için ısı iletkenlik katsayısı 1.8 w/mK olan termal arayüz malzemeleri (TIM) kullanılmıştır. 

 • Isı kaynaklarının model üzerindeki pozisyonları Şekil 5.2 ve 5.3’te gösterilmiştir. Bu ısı kaynaklarına ait güç değerleri de Çizelge 5.1’de tanımlanmıştır.

• Genel mesh yapısı kullanılmış olup kullanılan hücre Sayısı 1.017.058’dir.                                                                                                                                                                              

                                                                                                                                                                                    

              

Şekil 3.3-Panel arka ışık ünitesindeki ısı kaynağı ledlerin gösterimi      Şekil 3.2- Anakart üzerindeki ısı kaynaklarının gösterimi                                                                                                                                                                                                                                                                        

 
                                                                                                                                                                      
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                    
2.2. Alüminyum Alaşımı (ADC12) Kullanılarak Yapılan Termal Analiz Sonuçları
 
Analiz, öncelikle içyapı taşıyıcı metali alüminyum alaşımı tanımlanarak yapılmıştır. Daha önce de belirtildiği üzere değerler son kullanıcının da temas edeceği cam yüzeyin ve alüminyum çerçevenin en yüksek ısı değerleri olarak alınmıştır. Şekil 3.4 ‘te de görüldüğü üzere anakart üzerindeki en yüksek ısı 97.06 0C’dir. Anakartta oluşan ısı, termal arayüz malzemesi yardımı ile entegreler üzerinden içyapı taşıyıcı metaline taşınır. İçyapı metalinin ısıl iletkenliği yüksek bir malzemeden yapılmasının istenmesinin sebebi; üzerinde taşınan bu ısının x ve y eksenlerinde dağıtarak, kullanıcının hissedeceği dış bölgeye daha az ısıyı taşımak ve taşınan ısının olabildiğince yayılarak sıcak noktalar oluşturmasını önlemektir.
 
Şekil 3.5’te içyapı taşıyıcı metalinden panele oradan da ön cama ulaşan ısının yoğunlaştığı bölgeler kırmızı renk ile gösterilmektedir. Bu bölgeler, ürün kullanımında son kullanıcının yüzüne temas etme olasılığı olduğu, özellikle dikkat edilen bölgelerdir. Yapılan analiz sonucunda ön camda görülen en yüksek ısı değerinin 48.83 0C olduğu gözükmektedir. Anakart üzerinde ısı oluşturan kaynaklar göze alındığında, ürünün alt kısmında yer alan panel ledlerinin genel sıcaklığı çok daha az etkilediği gözükmektedir.
 
Şekil 3.6’da diğer bir kritik bölge olan yan alüminyum çerçevenin yüzeyinden alınan analiz sonuçları verilmiştir. Yan alüminyum çerçeve yüzeyindeki en yüksek sıcaklık 42.12 0C’dir.
 

                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

                                                                 

 

Şekil 3.4- Kesit ısı haritası anakart üzerindeki en yüksek sıcaklık 97.06 0C (ADC12)                       Şekil 3.5- Ön cam ısı dağılım haritası, kritik bölgedeki en yüksek sıcaklık 48.83 0C’dir. (ADC12)    

 

                                                                                                                                                                                                                         

                                                                                             

                                                                                              Şekil 3.6- Yan alüminyum çerçevedeki ısı dağılım haritası, kritik bölgedeki en yüksek sıcaklık 42.12 0C’dir. (ADC12)

 

 

Analiz sonuçları sonrasında ürün üzerinden alınan ölçümlerin ürün kriterlerine uygun ve güvenli sıcaklığın altında olduğu görülmektedir.

 

Şekil 3.7- Kesit ısı haritası anakart üzerindeki en yüksek sıcaklık 97.22 0C (AZ91D)

 

1.1. Magnezyum Alaşımı (AZ91D) Kullanılarak Yapılan Termal Analiz Sonuçları
 
 İç yapı taşıyıcı malzemesi alüminyum alaşımı olarak tanımlanarak yapılan analiz sonrasında diğer tüm malzeme özellikleri ve şartlar aynı tutularak, sadece ilgili malzeme magnezyum olarak tanımlanmış ve analiz tekrarlanmıştır. Şekil 3.7’de belirtildiği üzere yapılan analiz sonrasında anakart üzerindeki en yüksek ısının 97.22 0C olduğu görülmüştür.
 
Şekil 3.8’da magnezyum alaşımı kullanılan analizde, ön cam yüzeyinde görülen en yüksek ısın 49.91 0C’dir.
 
Şekil 3.9’da yan alüminyum çerçeve üzerindeki en yüksek sıcaklığın 41.99 0C olduğu görülmektedir.
 
2. GENEL SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Bu çalışmada, akıllı telefon tasarımı için mekanik ve termal özellikler Ansys ve FloEFD analiz programlarında incelenerek içyapı taşıyıcı parça için malzeme optimasyonu ve karakterizasyonu yapılmıştır. Bu araştıma için ADC12 alüminyum alaşımı ve AZ91D magnezyum alaşımı ele alınmıştır.
 
Çizelge 4.1’de görüldüğü üzere alüminyum alaşımının ısıl ve mukavemet değerleri magnezyum alaşımına göre daha iyi sonuç vermektedir.
 
Alüminyumun alaşımını ısıl değerleri magnezyum alaşımına göre daha iyi olsa da ürün için birbirine yakın değerlerdir. Sadece ısıl performans göz önüne alındığında market gereksinimleri gereği daha hafif bir ürün ortaya çıkarmak istendiğinde, ek pasif soğutma malzemeleri kullanılarak magnezyum alaşımı kullanımı da değerlendirilebilir.
 
Kaynaklar Dizini
NADCA 2015, NADCA Product Specification Standards for Die Casting, Arlington Heights, Illinois
Not: İlgili komponentlerin özellikleri sağlayıcı firmaların dökümanlarından referans alınmıştır. Anlaşma gereği paylaşılamamaktadır.
 
 
Çizelge 4.1- Isıl ve mekanik test sonuçlarının toplu ve karşılaştımalı gösterimi
 
 
 
 
                                      
 
Şekil 3.8- Ön cam ısı dağılım haritası, kritik bölgedeki                                                          Şekil 3.9 - Yan alüminyum çerçevedeki ısı dağılım haritası
en yüksek sıcaklık 49.91 0C’dir. AZ91D)                                                                                                   kritik bölgedeki en yüksek sıcaklık 41.99 0C’dir. (AZ91D)
Paylaş Tweet Paylaş
4489 kez okundu
GÜNCEL YAZILAR
Alüminyum İşlemede İyileştirmeler
Birden fazla takımdan ziyade tek bir frezeleme takımı ile alüminyum parçalarda işleme uygulaması gelişiyor.    Otomotiv sanayi ağırlık ikilemiyle karşı karşıya kalıyor. DEVAMI...
Metal Sanayi Çevreye Zarar Vermiyor
Yazar: Nicole Kareta   Egzoz düzenlemelerinden ve uçan vergilerden plastik torbaların yasaklanmasına kadar - çevre korumanın yönü siyasete ve topluma geldi. DEVAMI...
Yapısal Alüminyum Parçalar İçin Yüksek Basınçlı Dökümünde Gerekli Olan Kalıp Malzemesinin Temel Özellikleri*
Yazar: S. Sivertsen, R. Oliver, K. Anantha, G. Maistro, Uddeholms AB, Sweden Çeviri: Met. Müh. İmge Akar, Uddeholm Türkiye   *Key properties of die material needed for str DEVAMI...
Farklı Oranlarda Sic Takviyesinin Sıcak Pres ile Üretilen Magnezyum Matrisli Kompozitlerin Sertlik ve Aşınma Özelliklerine Etkisi*
Beyza BİÇER(a,b)  Muzaffer ZEREN(a)  (a) Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü (b) Ferro Dök&uu DEVAMI...
Sert Lehimlemede Standardizasyon Süreci — BQTC, pBPS, BPS ve BPAR İşlemleri*
Dr.–Müh. Onur BALKAN Dr.- Ing. Savaş YAVUZ TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti.   *Standardization Procedure on Brazing — BQTC, pBPS, BPS, and BPAR Pr DEVAMI...
PMT vs CMOS: Metal Analiz Dedektör Teknolojilerinde Paradigma Değişimi
Yazan: Spectro Çeviren: Bes Mühendislik   1. Giriş Metal numunelerin analizi, her zaman kolay değildir. Zorlayıcı örnekler genellikle büyük dökümh DEVAMI...
3-Boyutlu Katmanlı İmalat ve Otomotiv Uygulamaları*
Şüheda ÖZEL, Kocaeli Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Muzaffer ZEREN, Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği B&o DEVAMI...
2020 Yılı ve Sonrasında Gerçekleştirilecek Tahliyeler için Binaları Nasıl Hazırlayabiliriz?
Yılmaz Özcan  Eaton Elektrik Türkiye Ülke Müdürü   Herhangi bir binanın tahliyesindeki temel hedef insanları korumaktadır. Bina içinde kişiler DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlamada Potansiyel Bir Yenilik —Lazer—Optik Emisyon Spektrometre Teknolojisi*
Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.- Ing. Savaş YAVUZ TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti.   *A Novel Potential Technique for Po DEVAMI...
Preparation of Silica Aerogel by Ambient Pressure Drying Process using Perlite and Quartz*
Nazan Saraç Çoban, Nil Toplan Sakarya Üniversitesi, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği *Perlit ve Kuvars Kullanılarak Atmosfer Basıncında Kurutma ile Silika Aerojel Sentezi DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlama Spektrometreleri*
Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.–Ing. Savaş YAVUZ - Metalürji Yük.Müh. TEKNOLAB®, Teknoloji Laboratuvar Hiz. Ltd. Şti. &nbs DEVAMI...
Pozitif Malzeme Tanımlama*
    Dr.–Müh. Onur BALKAN, Metalürji & Malzeme Müh. Dr.–Ing. Savaş YAVUZ, Metalürji & Malzeme Müh. TeknoLab, Teknoloji Laboratuvar Hiz DEVAMI...
Basınçlı Döküm*
WA Butler, General Motors, Bloomington, IN, USA G Timelli, University of Padova, Vicenza, Italy  E Battaglia, University of Padova, Vicenza, Italy F Bonollo, University of Padova, Vicenza, Ita DEVAMI...
Yüksek Frenkanslı İndüksiyon Kaynaği ile Üretilen Borularda Kaynak Kesitinin Şekillendirme Kabiliyetine Etkisi̇*
Bora Yıldız Bantboru San. ve Tic. A.Ş. GOSB 700. Sok. No: 712 Posta kodu: 41480 Gebze-Kocaeli/Türkiye byildiz@bantboru.com   * The Effect Of The Welding Section On The Formabili DEVAMI...
EWM Teknolojisi Terranets BW GmbH Şantiyesinde Kullanılıyor... Degauss 600 ile Boru Hatlarının Manyetikliğini Giderme
Burada her bir kaynak dikişi mükemmel olmalıdır – yüksek basınçlı gaz boru hatları en yüksek güvenlik standartlarına uygun olmalıdır. Bu nedenle terranets bw GmbH DEVAMI...
Wolfram-Oksit (W0₃) Metal Katkili İnce Filmlerin Üretim Teknikleri
1 İsmail ARABACI  2 Emin YAKAR 1 Makine Yük. Müh., Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, ismailarabaci39@gmail.com  2 Dr. Öğr. Üyesi, Çanakkale Onseki DEVAMI...
Akıllı Dökümhane Sistemleri
TekIn Oy info@tekin.fi, www.tekin.fi   Günümüzde ürün kimliklendirme ve veri giriş kabiliyeti ile, makine, ürün ve sistemlerin tedarik zinciri boyunc DEVAMI...
Krank Milleri Üzerindeki Eğimli Yağ Deliklerinin Üretimini Hızlandırma
Krank mili motorun kalbidir, yatay hareketi dönüş hareketine çevirir; aracın hareket etmesi onun sayesindedir. Krank milleri yapısal olarak karmaşık parçalardır, ancak binek ot DEVAMI...
Endüstriyel Temizlik İş Yerlerinin Daha İyi ve Daha Güvenli Olmasına Nasıl Katkıda Bulunur?
Diğer iş yerlerinde olduğu gibi, endüstriyel bir ortam da düzgün çalışılabilmesi için belirli bir düzeyde temizlik ve organizasyon gereklidir. Farklı endüstriler DEVAMI...
İşbirliği Projelerinin Yenilikçi Şirketlerin Performanslarına Katkısı
D. Cölle1, CG Aneziris2, F. Etienne1, MP Wiessler1 1EKW GmbH, Eisenberg, Almanya 2Seramik, Cam ve Yapı Malzemeleri Enstitüsü, TU Bergakademie Freiberg, Freiberg, Almanya Daniel.Coell DEVAMI...
Ekstrüzyon Kalıplarının Aşınma Dirençlerinin Isıl İşlem ve PVD Kaplama Metoduyla Arttırılması (Improvement of Wear Resistance of Extrusion Dies by Heat Treatment and PVD Coating Method)
M. Ümit BÜYÜKFIRAT, Cüneyt ARSLAN İstanbul Teknik Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü, Ayazağa, İstanbul umitbuyukfirat@hotmail.com, ar DEVAMI...
En Çok Okunanlar Son Eklenenler
Döküm Demir / Çelik Otomotiv Sanayi
YAYIN AKIŞI
FACEBOOK
TWITTER
INSTAGRAM