Metal Dünyası

Çelik

Demir

Maden

Alüminyum

Döküm

E-Dergi 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
5685 kez okundu
GÜNCEL YAZILAR
Proses Modelleri ile Yassı Şerit Malzeme Haddelemenin Temel Esasları ve Modellerin Önemi
*Basic Fundamentals of Steel Rolling Process with Models and the Significance of Models   Kemal ERKUT Elektrik Kontrol & Otomasyon Müh. e-posta: kemalerkut@gmail.com   Özet DEVAMI...
Otomotiv Sektöründe Kullanılan DD13 Düşük Karbonlu Sacların Derin Çekme Metodu ile Şekillendirilmesi
*Forming of DD13 Low Carbon Sheets Used in Automotive Industry by Deep Drawing Method Arzu ALTINPINAR / CPS Pressform San. Tic. A. Ş.   Özet Derin çekme, sac metal şekillendirmede DEVAMI...
Endodontik Eğelerde Meydana Gelen Kırılmalar ve Etkileri
*Fractures Occurring in Endodontic Files and Their Effects Zeynep ZEREN / Medicalpark Pendik Ağız ve Diş Sağlığı Hastanesi, İstanbul Muzaffer ZEREN / Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fak&uu DEVAMI...
Mikropor Mng-Pro Serisi Basınç Salınımlı Adsorpsiyon (Psa) Tipi Azot Jeneratörleri
Tuğba MEMİLİ / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A. Ş / Ar-Ge Müdürü - tugba.memili@mikropor.com Berkay COŞKUN / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A.Ş. / Ar-Ge Uzman Yard - berkay.coskun@mikropor.com   DEVAMI...
Yüksek Basınçlı Soğutmalı Tip Hava Kurutucuları & Yüksek Basınçlı Hava Filtreleri Mikropor Mk-Hp Serisi & Hp Serisi
Tuğba MEMİLİ / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A. Ş / Ar-Ge Müdürü - tugba.memili@mikropor.com Berkay COŞKUN / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A.Ş. / Ar-Ge Uzman Yard - Berkay.Coskun@mikropor.com   DEVAMI...
Seçici Lazer Ergitme Yöntemi (SLM) ile Eklemeli İmalat
*Additive Manufacturing With Selective Laser Melting Method (Slm)   Muzaffer ZEREN / Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Böl&uu DEVAMI...
Yağ Buharı Ayrıştırıcı Mikropor Carbolescer Serisi
Tuğba MEMİLİ / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A. Ş / Ar-Ge Müdürü - tugba.memili@mikropor.com Berkay COŞKUN / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A.Ş. / Ar-Ge Uzman Yard - Berkay.Coskun@mikropor.com   DEVAMI...
Şerit Haddelemede Bısra Etkisi ve Gaugemeter Kalınlık Düzeltme Fonksiyonu*
Bisra effects on the Flat Hot Strip Rolling Mills and Gaugemeter AGC Strip Thickness Correction   Kemal ERKUT Elektrik Kontrol & Otomasyon Müh., kemalerkut@gmail.com   &Oum DEVAMI...
Suni Yaşlandırmanın AA6082 ve AA6056 Alaşımlarının Mekanik Özelliklerine Etkisi*
*The Effect of Artificial Aging on Mechanical Properties of AA6082 and AA6056 Alloys   Dilek DENİZ / Sistem Alüminyum San. ve Tic. A.Ş. 59930 Ergene/Tekirdağ, Türkiye Nil TOPLAN / Sak DEVAMI...
Düşük Enerjili Kimyasal Hava Kurutucu -Mikropor MMD-VP Serisi-
Tuğba MEMİLİ / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A. Ş / Ar-Ge Müdürü - tugba.memili@mikropor.com Burcu Aslı ÖZGÜMÜŞ / MİKROPOR MAK. SAN.TİC.A.Ş. / Ar-Ge Uzmanı  - Burcu.Ozgumus@ DEVAMI...
Termal Kütle Teknolojisi İle Çalışan Basınçlı Hava Kurutucuları
Tuğba Memili / Ar-Ge Müdürü  Günümüzde, üretim fabrikalarında enerji kaynağı olarak basınçlı hava kullanımı gün geçtikçe artmaktadı DEVAMI...
Diş Hekimliğinde Akıllı Malzemelerin Gelişimi
Zeynep ZEREN / Marmara Üniversitesi, Diş Hekimliği Fakültesi, Diş Hekimliği Bölümü Muzaffer ZEREN / Kocaeli Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Mal DEVAMI...
İkincil Alüminyum Üretimi Özelinde İkincil Metal Üretimi ve Metalurji Mühendisliği: Değişimler-Etkileşimler*
*Secondary Metal Production -based on secondary aluminium production- and Metallurgical Engineering: Evolutions-Interactions   Erman Car Metalurji Mühendisi   ÖZET Sanayi DEVAMI...
Ortodontik Braket Uygulamaları İçin AISI 316 L Tipi Paslanmaz Çelik Malzemenin Uygunluğu
Zeynep ZEREN / Marmara Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Ece Simooğlu SARI / Kocaeli Üniversitesi Hereke Asım Kocabıyık Meslek Yüksekokulu, Makine ve Metal Teknolojileri, Metalu DEVAMI...
22MnB5 Çeliğinin Sıcak Şekillendirme Prosesinde Kalıpta Soğutma Süresinin Optimizasyonu*
*Optimization of the Mold Cooling Time in a Hot Stamping Process of 22Mnb5 Steel   Prof. Dr. Nihat Akkuş / Marmara Üniversitesi Özgür Yurtgan, Serkan Alan, Alkan Özcan, DEVAMI...
Üretimde Paradikma Değişikliği: 3D Eklemeli İmalat
Muzaffer ZEREN / Kocaeli Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü Neşe Çakıcı ALP / Kocaeli Üniversitesi Mimarlık ve T DEVAMI...
Mikropor Modüler Basınçlı Hava Kurutucusu -MMD Serisi-
Tuğba MEMİLİ / AR-GE Müdürü Burcu Aslı ÖZGÜMÜŞ / AR-GE Dokümantasyon Sorumlusu     Basınçlı hava, kompresörler aracılığıyla üretilmekte DEVAMI...
Mikropor Carbolescer
Tuğba MEMİLİ / AR-GE Müdürü Burcu Aslı ÖZGÜMÜŞ / AR-GE Dokümantasyon Sorumlusu   Uygulamaya göre, basınçlı havada bulunması gereken minimum partik DEVAMI...
Enerji Tasarrufu Sağlayan Kimyasal Hava Kurutucu -Mikropor Mmd-Vp Serisi-
Tuğba MEMİLİ / AR-GE Müdürü Burcu Aslı ÖZGÜMÜŞ / AR-GE Dokümantasyon Sorumlusu   Basınçlı havada buhar halinde su (nem) bulunmaktadır Su, pnömatik DEVAMI...
Metal 3D Baskı - Tasarımdan Üretime Süreç
Ömer Faruk Kocaoğlu - digiMODE Eklemeli imalat süreci, geleneksel imalat süreçlerine benzer aşamalar içermektedir. Bu yazıda baştan sona bir eklemeli imalat süreci DEVAMI...
Yüksek Karbonlu Ferrokrom Üretimi için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi
Cemal Utku Yakar, Başak Daylan Oscar Wootton, Begüm Güven   Life Cycle Assessment for the Production of High Carbon Ferrochrome (HC FeCr)   ÖZET: Ferroalyaj üre DEVAMI...
En Çok Okunanlar Son Eklenenler
Döküm Demir / Çelik Otomotiv Sanayi
YAYIN AKIŞI
FACEBOOK
TWITTER
INSTAGRAM