Hartsivaletun korkkaustyökalun tuotekehitysprosessi

Abstract

Tässä insinöörityössä tutkittiin hartsivalamista ja valmistettiin Intelin prosessoreiden lämmönlevittäjän irrotukseen työkalu, jota kutsutaan korkkaustyökaluksi. Korkatut prosessorit saadaan viileämmäksi, mikä mahdollistaa suorituskyvyn parantamisen.

Korkkaustyökalun tuotekehitys aloitettiin suunnitteluvaiheesta ja lopetettiin tuotannon ylösajoon. Tuotekehityksen eri vaiheissa keskityttiin erityisesti siihen, mitä asioita on tärkeä ottaa huomioon juuri käytettäessä valuhartseja.

Työn teoriaosuudessa käydään läpi valamismenetelmiä, valumateriaalien ominaisuuksia ja muottien suunnittelua, jotka ovat tärkeitä tekijöitä laadukkaiden valuosien valmistuksessa. Tutustuessa aiheeseen nähtiin, että opittuaan perustiedot pystyvät niin harrastajat kuin ammattilaiset valmistamaan 3-ulotteisia osia hartsivaluilla ilman suurempia laiteinvestointeja.

Konseptien kehitysvaiheessa korkkaustyökalun toimintamekanismi jaettiin useaan osatoimintoon, joihin etsittiin ratkaisuja prototyypeillä ja 3D-malleilla. Prototyyppien valmistuksessa hyödynnettiin FDM-tekniikalla toimivaa 3D-tulostinta ja CNC-jyrsintä.

Lopputuloksena saatiin Intelin prosessoreihin toimiva ja turvallinen korkkaustyökalu, joka valmistettiin silikonimuotteihin valetusta polyuretaanista. Kehittämismahdollisuuksia nähtiin muottien käyttöiän parantamisessa tutkimalla tarkemmin erilaisia valu- ja irrotusaineita.

In this Bachelor´s thesis, a plastic casting process called resin casting was examined and a device called a delidding tool was developed for the removal of the integrated heat spreader (IHS) of Intel processors. The delidding process improves the contact between the IHS and the die of the processor for a significant boost in cooling.

The project development was started with the design phase and was finished with the production ramp-up. During the different phases of the product development, a particular focus was placed on aspects regarding using casting resins.

In the theoretical part of this study, factors influencing the outcome of the finished work, such as casting methods, several properties of casting resins and mould engineering were researched. It was discovered that after mastering the basics, a casual hobbyist as well as a professional can create three-dimensional items using resin casting without the need of a large investment in equipment.

During the concept design stage, the working mechanism of the tool was divided into multiple subfunctions in which different solutions were evaluated by prototyping. An FDM-based 3D printer and a CNC router were utilized in manufacturing the prototypes.

In conclusion, a functional tool for the safe delidding of Intel processors was created. The tool was cast using polyurethane resin in a mould constructed of silicone rubber. A longer mould life was considered as a possible future improvement by studying more profoundly the chemistry of different polyurethane resins and release agents.