Desain dan Optimasi Termal Perangkat Edge Computing Tanpa Kipas untuk Lingkungan Industri Berdebu

Abstract

Perangkat edge computing tanpa kipas semakin penting untuk lingkungan industri di mana debu, kelembaban, dan ruang terbatas membuat pendinginan aktif tidak praktis. Penelitian ini mengkaji prinsip desain dan strategi optimasi termal untuk sistem edge computing tanpa kipas yang digunakan di lingkungan industri berdebu. Melalui tinjauan sistematis terhadap implementasi industri terkini dan penelitian manajemen termal, makalah ini mengidentifikasi tiga pilar desain kritis: (1) arsitektur pendinginan pasif yang memanfaatkan perpindahan panas berbasis konduksi melalui geometri heatsink yang dioptimalkan dan kopling langsung dengan enclosure, (2) pemilihan material yang menyeimbangkan konduktivitas termal dan daya tahan structural dengan aluminium 7075 kelas aerospace dan tembaga sebagai pilihan utama, dan (3) alur kerja desain parametrik yang mengintegrasikan simulasi computational fluid dynamics (CFD) untuk validasi kinerja sebelum manufaktur. Inovasi kunci mencakup desain heatsink flat-top yang mencapai efisiensi termal 10–15 °C lebih baik dan pengurangan tinggi hingga 28% dengan menggunakan enclosure itu sendiri sebagai permukaan pembuangan panas, serta material phase-change untuk buffering termal selama beban puncak. Studi kasus dari implementasi industri menunjukkan bahwa sistem tanpa kipas yang dirancang dengan baik dapat mempertahankan operasi stabil pada rentang suhu luas (−40 °C hingga +70 °C) dengan enclosure tersegel bersertifikasi IP69K, memastikan keandalan jangka panjang tanpa biaya pemeliharaan. Penelitian ini menyimpulkan bahwa desain edge computing tanpa kipas yang sukses memerlukan pendekatan holistik yang menggabungkan pemodelan termal parametrik, pemilihan material yang ketat, dan optimasi spesifik aplikasi pada geometri sirip serta material antarmuka termal, dengan simulasi komputasi sebagai alat penting untuk validasi desain sebelum pembuatan prototipe fisik.