“Elektroschrott” gründlich aufmöbeln

Ein neuer Beitrag zum Thema Nachhaltigkeit: Aufwertung und Wiederverwendung von Notebooks.

Viele Notebooks (und PCs) werden vorzeitig ausgemustert und durch brandneue Geräte ersetzt. Einige davon verstauben jahrelang im Keller, andere finden ihren Weg auf den Gebrauchtmarkt, aber viele landen auf dem Elektromüllberg - eine ökologische Katastrophe.

Dabei besteht oft die Möglichkeit, angegraute Hardware zu modernisieren und für weitere Jahre zu nutzen. Auch bei einer Erstanschaffung ist ein Gebrauchtkauf eine Überlegung wert - ein gebrauchtes “Profi”-Modell kann einem neuen Modell der unteren Preisklasse manchmal überlegen sein.

Anhand eines kürzlich erworbenen alten Notebooks (ein Thinkpad T440p) möchte ich zeigen, was unter Umständen möglich ist. Es ist leider kein einfacher Prozess und er erfordert die Berücksichtigung mehrerer Faktoren:

• Ist eine Aufrüstung wirtschaftlich sinnvoll? Wieviel will oder kann man investieren um ein altes Gerät vor der Entsorgung zu bewahren? Eine Aufrüstung kann kostspielig werden aber man rettet immerhin das alte Gerät und vermeidet unnötige Abfälle. Manchmal hat man sogar Glück und eine Modernisierung ist mit vergleichsweise geringem finanziellen Aufwand möglich.

• Welche Komponenten können erneuert werden? Reichen meine Kenntnisse und Fähigkeiten dafür aus? Sind moderne Bauteile überhaupt verfügbar? Oder muss ich auf gebrauchte Einzelteile zurückgreifen? Mitunter will man aus Kostengründen sogar gebrauchte Teile einkaufen, bei manchen Komponenten ist das nichtmal nachteilig (Speichermodule z.B. sind praktisch “ewig” benutzbar).

• Wird das aufgerüstete Gerät meinen Anforderungen genügen oder wird es trotz Verbesserungen immer noch nicht leistungsfähig genug sein?

Zugegebenermaßen ist das Basteln mit älterer Hardware zum Teil auch eine Frage der Leidenschaft. Mein Beispiel wird zeigen, daß die Leistungsfähigkeit des Gerätes deutlich gesteigert werden kann, aber dieses Vorhaben wird auch seinen Preis haben.

Wer ein älteres Thinkpad bereits besitzt, hat offensichtlich eine gute Ausgangsposition. Wer dagegen erst einmal ein gebrauchtes Modell kaufen muss, der muss sich durch die große Flut an Angeboten kämpfen.

Schauen wir uns das T440p einmal genauer an. Derzeit (Mai 2023) kann man gebrauchte Geräte mit etwas Glück von Privatpersonen recht günstig erwerben. Ich konnte eines für 85€ ergattern, das sich in einem hervorragenden äußeren Zustand befindet. Das ist also eine gute Ausgangslage.

Das Gerät hat, bzw. hatte vor der Modernisierung:

• Eine Intel Core i5-4200M CPU, ein Zweikernprozessor mit Multithreading, einem Basistakt von 2,5 GHz und einem maximalen Turbotakt von 3,1 GHz. Obwohl die Leistung dieses Prozessors heutzutage nicht besonders beeindruckend ist, ist sie immer noch für einfache Zwecke ausreichend. Eine Besonderheit des Notebooks ist, dass die CPU gesockelt ist und daher relativ einfach ausgetauscht werden kann!

• eine Festplatte mit 7200 Umdrehungen pro Minute und 512 GB Speicherkapazität. Mit moderner Software ist diese Festplatte schlichtweg zu langsam, daher wird sie durch eine SATA-SSD ersetzt. Diese Aufrüstung ist äußerst sinnvoll und kann bei praktisch jedem Notebook problemlos und kostengünstig durchgeführt werden.

• Ein 14-Zoll-TN-Display mit einer Auflösung von 1366x768 Pixeln, begrenztem Betrachtungswinkel, schlechtem Kontrast und blassen Farben. Niemand möchte damit länger arbeiten, spielen oder Videos anschauen als nötig. Das fliegt also definitv raus.

• 4GB DDR3 RAM als Hauptspeicher. Je nach Betriebssystem und verwendeter Software ist das ok. Aber da eine Aufrüstung recht günstig ist, wird auch mehr RAM eingebaut. Das Gerät verfügt über zwei SODIMM-Slots, während bei modernen Notebooks der Speicher oft fest verlötet ist und nicht erweitert werden kann.

• eine Intel® Dualband-Wireless-AC 7260 WLAN-Karte mit Bluetooth 4.0. Glück gehabt, diese unterstützt 802.11ac und ist auch heutzutage noch absolut alltagstauglich. Einige T440p-Modelle verfügen jedoch nur über eine Intel® Wireless-N 7260, die nur 2,4 GHz und 802.11bgn unterstützt. Mit dieser Karte kann man notfalls überleben, aber der Austausch der WLAN-Karte erfordert einen komplizierten BIOS-“Hack”, wenn man keine von Lenovo zertifizierte Karte verwendet. Dieses Thema wird in einem zukünftigen Beitrag behandelt.

• Keine dedizierte GPU. Das ist gut, denn obwohl das Thinkpad auch mit einer NVIDIA GeForce 730M erhältlich war, ist diese Grafikeinheit veraltet und bietet gegenüber der integrierten Intel HD Graphics keine nennenswerte Vorteile (bestenfalls bei einigen sehr alten Spielen). Beim Kauf eines gebrauchten Geräts sind Varianten ohne dedizierte Grafikeinheit auf jeden Fall vorzuziehen, da die Grafikeinheit weder ausgebaut noch aufgerüstet werden kann (sie ist fest auf dem Mainboard verlötet). Interessant ist jedoch der massivere Kühlkörper der Modelle mit dedizierter Grafikeinheit, der als “Upgrade” für den Standardkühler verwendet werden kann - dazu später mehr wenn wir den serienmäßigen Kühler mit zusätzlichen Kupferlamellen ausstatten.

• eine Windows 7 bzw. 10 Pro-Lizenz. Fast alle gebrauchten Thinkpads sind mit einer gültigen Windows-Lizenz ausgestattet. Das ist offensichtlich ein großer Vorteil für diejenigen, die Windows verwenden möchten.

• ein DVD-Brenner. Heutzutage nur in seltenen Spezialfällen interessant, kann weg. Bei Thinkpads kann das Laufwerk durch einen sogenannten Ultrabay-Caddy ersetzt werden, in den eine 2,5-Zoll-SSD eingesetzt werden kann. Dies ist großartig, da der verfügbare Massenspeicher bei Bedarf mit wenigen Handgriffen erheblich erweitert werden kann. Es ist sogar möglich, von diesen Laufwerken zu booten. Bravo!

• Eine Tastatur mit Hintergrundbeleuchtung, die nett und unter Umständen natürlich sehr nützlich ist. Soweit ich gesehen habe, verfügen die meisten T440p-Modelle über eine solche Tastatur. Andernfalls kann sie recht einfach ausgetauscht werden. Es ist jedoch schwierig, eine gebrauchte Tastatur mit deutschem Layout in gutem Zustand mit Hintergrundbeleuchtung zu finden. Neuware habe ich bisher nirgendwo entdeckt…

• ein Touchpad ohne dedizierte Tasten (“one-click”). Als das T440p auf den Markt kam, erntete speziell dieses Touchpad miserable Kritiken. Der Druck auf Lenovo war so groß, dass eine Generation später wieder die klassischen Touchpads eingebaut wurden. Ich persönlich finde das Touchpad akzeptabel, man kann sich daran gewöhnen. Allerdings arbeite ich so oft es geht mit einer Maus und manchmal mit dem Trackpoint. Ich verstehe aber, dass viele Anwender ein Touchpad mit separaten Tasten für Links-, Rechts- und Mittelklick bevorzugen. Das Touchpad kann gegen ein besseres ausgetauscht werden, obwohl ich darauf verzichtet habe, da für mich keine Notwendigkeit besteht.

Ein weiterer, sehr großer Vorteil von Thinkpads ist die sehr gute Dokumentation und Versorgung mit Treibern seitens Lenovo. Bevor auch nur ein Schräubchen gelöst wird, sollte sich jeder das “Hardware Maintenance Manual” für sein Modell runterladen. Für das T440p ist es dieses: Thinkpad T440p Hardware Maintenance Manual

Hier wird jede einzelne Schraube und deren Position im Gerät gezeigt. Jeder Clip und jedes Käbelchen werden mit Bildern gezeigt. Mit Hilfe des HMM ist es möglich das Gerät komplett zu zerlegen. Und natürlich auch wieder zusammen zu setzen :)

1. Die CPU tauschen

Benötigtes Werkzeug: Kreuzschraubendreher PH1, Torxschraubendreher T8, gekröpfte Pinzette, kleine Flachzange, Wattepads oder Kaffeefilterpapier, Isopropanol 70%, Kosmetikpinsel, Druckluftspraydose oder Blasebalg, Wärmeleitpaste.

Es können im Prinzip alle “mobile CPUs” (für Sockel FCPGA946) von Intel der vierten Generation (Haswell) verwendet werden. Eine Übersicht findet man z.B. auf Thinkwiki.de.

Für eine Modernisierung kommen eigentlich nur die 4-Kern-CPUs in Frage, diese bieten auch heutzutage für viele Anwendungsfälle mindestens zufriedenstellende Leistung. Etwas problematisch ist die TDP von 47W dieser Vierkerner. Für die Hardware (Spannungsregler etc.) ist das kein Problem, das T440p ist darauf ausgelegt (und wurde zum Teil auch mit diesen i7 ausgeliefert). Die Kühlung jedoch stößt an ihre Grenzen, im Betrieb wird das Gerät unter Last sehr warm und der Lüfter macht sich lautstark bemerkbar. Es gibt aber attraktive Alternativen, die erst ein Jahr später auf den Markt kamen:

Core i7-4702MQ bzw. Core i7-4712MQ

Diese Prozessoren haben eine geringere TDP von 37W sind jedoch nur minimal langsamer als die 4700/4800-Varianten.

Welche CPU man verwendet hängt aber auch davon ab, was man auf dem Gebrauchtmarkt findet. Der 4712MQ ist recht teuer, der 4800 dagegen günstiger. Unterm Strich sind alle Vierkerner ok, mit den 37W-Modellen hat man etwas mehr Akkulaufzeit, mit den 47W-Varianten mehr Lüfterlärm.

Zum Tausch der CPU das Gerät vom Strom trennen und den Akku herausnehmen. Ich hoffe das HMM liegt bereit, bzw. wird auf einem Zweitgerät angezeigt und die richtige Seite ist aufgeschlagen? Die 2 Schrauben der Bodenplatte lösen und diese entfernen. Dann liegt auch schon fast die gesamte Hardware frei. Man entfernt mit Pinzetten oder Spitzzangen vorsichtig den Stecker des Lüfters (siehe HMM!), löst die vier Schrauben des Kühlkörpers und kann die gesamte Kühlereinheit vorsichtig herausnehmen.

Den Lüfter und die Luftaustrittsschlitze mit einem Kosmetikpinsel von grobem Staub befreien. Danach hält man den Propeller fest und pustet den Lüfter gründlich mit Druckluft (Blasebalg oder Spraydose) aus. Die Kontakfläche des Kühlkörpers mit Wattepads und Isopropanol von Resten der Wärmeleitpaste befreien. Manche nehmen Kaffeefilterpapier, das funktioniert auch gut. Wichtig ist das der Kühlkörper blitzblank ist.

Die Torx-Schraube am CPU-Sockel aufdrehen (eine halbe Umdrehung) und den Prozessor herausnehmen.

Dann kann man die neue CPU einsetzen (auf die korrekte Orientierung achten) und wieder mit einer halben Umdrehung festschrauben. Sparsam neue Wärmeleitpaste auftragen und alles wieder zusammen bauen, das wars auch schon. Darauf achten, daß man die 4 Schrauben des Kühlers über Kreuz nach und nach festzieht (diese sind sogar von 1 bis 4 nummeriert).

Im folgenden Bild ist zu sehen, daß ein Vorbesitzer einmal zuviel Wärmeleitpaste aufgetragen hatte und diese hat sich durch den Druck des Kühlkörpers bis zu den SMD-Bauteilen neben dem CPU-Kern verbreitet. Zum Glück war es wohl keine elektrisch leitende Paste, sonst wäre das vermutlich ein Totalschaden geworden. Daher noch einmal der Hinweis: Sparsam auftragen und nichtleitende Paste verwenden (ich verwendete hier die Paste NT-H2 von Noctua):

Resultat:

Die Gebrauchtpreise für eine Core i7-4712MQ CPU waren mir zu hoch (über 90€). Ich habe für verschmerzbare 45€ eine Core i7-4810MQ ergattern können, die den Nachteil hat, daß sie das Kühlsystem schnell an die Grenzen bringt. Die Leistung konnte im Vergleich zur i5 aber deutlich gesteigert werden. Hier beispielsweise Benchmarks mit Geekbench 6:

CPU	Single core	Multi core
i5-4200M (3,1 GHz)	986	1999
i7-4810MQ (3,8 GHz)	1230	3495

Vor allem die Mehrkernleistung hat sich deutlich verbessert. Allerdings kommt das Kühlsystem schnell an seine Grenzen, mehr dazu im Kapitel zum “Kühler-Tuning”.

2. Das Display tauschen

Benötigtes Werkzeug: Kreuzschraubendreher PH1, viele Gitarren-Plektren (soft, mittel, hart), Flachzange, Pinzette, weiches Tuch

Ich habe lange recherchiert bis ich ein gutes Display fand, was sich zum Tausch eignet. Heutzutage kommt eigentlich nur folgendes Modell in Frage:

Das Innolux N140HCG-GQ2

Dies ist ein Full-HD IPS-Display mit exzellenter Bildqualität. Es steht den Displays moderner Notebooks in nichts nach und verbraucht sogar weniger Strom als andere Typen, dabei ist es zu 100% mit dem T440p kompatibel.

Der einzige Nachteil ist, dass das Innolux keine Halteklammern für die Schraubbefestigung hat. Es gibt aber Anbieter, die das Display mit bereits angeklebten Halteklammern (ohne Aufpreis) anbieten. D.h. man kann es 1:1 gegen das alte Display tauschen.

Ein Anbieter ist z.B.:

xelent-store

Es gibt viele weitere Anbieter von Displaypanels, beim Kauf sollte man aber darauf achten, daß wirklich ein original von Innolux verkauft wird. Oft findet man irgendwo in der Beschreibung “kompatibel zu …” und dann ist nicht wirklich klar was man bekommt. In diesem Fall sollte man schauen, ob wenigstens ein Datenblatt zum Download angeboten wird, oder man schreibt den Händler an und bittet um genaue Angaben.

Zum Austausch wie üblich Strom und Akku trennen, HMM aufschlagen versteht sich von selbst, und das Tuch auf die Tastatur legen. Danach den Displayrahmen vorsichtig ausklipsen. Zum aushebeln verwende ich Gitarren-Plektren in verschiedenen Stärken. Sollte ein Plektrum brechen, ist das nicht weiter tragisch. Wichtig ist, daß die Halteclips des Displayrahmens überleben.

Es empfiehlt sich dabei, von den Außenseiten rechts und links anzufangen. Probieren welche Plektren am besten zwischen Displayrahmen und -deckel passen und dann Clip für Clip nach oben und unten entlang des Rahmens arbeiten. Das ist ein Geduldsspiel…

Ist der Rahmen erstmal enfernt, ist die Drecks- äh Hauptarbeit erledigt. Die vier Schrauben des Displays (je zwei oben und unten) lösen und das gesamte Panel vorsichtig auf der Tastatur ablegen (am besten vorher ein sauberes Tuch auf die Tasten legen).

Der Anschluss des Displays ist manchmal mit einem transparenten Klebeband fixiert, dies entfernt man vorsichtig.

Die Steckverbindung ist mit einer Halteklammer gesichert (mit einer Lupe gut erkennbar), diese wird vorsichtig (mit Feinwerkzeug oder Fingernagel) nach oben geklappt. Dann kann man das Notebook-seitige Anschlusskabel sorgfältig nach hinten schieben und das alte Display entfernen.

(der embedded DisplayPort-Anschluss mit Haltebügel)

Das neue Display wird in umgekehrter Reihenfolge montiert: Steckverbindung mit Pinzette und Zange aufschieben, die Halteklammer runterklappen (wenn diese nicht einrastet, sitzt der Stecker nicht richtig). Die Verbindung kann mit einem Streifen Tesafilm gesichert werden. Display hochklappen und vorsichtig festschrauben.

Jetzt genauestens die Position der Kabel unterhalb des Displays kontrollieren: Diese müssen wieder sehr sorgfältig in den vorgegebenen Führungen verlegt werden! Steht auch nur ein Kabel zuweit vor, wird es beim Einbau des Rahmens gequetscht und der Displayrahmen wird nie sauber einrasten, sondern sich unschön wölben.

Danach wird der Rahmen wieder eingeklipst (oben anfangen) und alle Clips mit sanfter Gewalt hereingedrückt. Fertig.

3. Eine SSD einbauen

Benötigtes Werkzeug: Kreuzschraubendreher PH1

Der Austausch ist sehr einfach und das HMM zeigt eigentlich alles wesentliche. Untere Bodenabdeckung entfernen, die Schraube am SSD/HDD-Halterahmen lösen, nach oben anheben und abziehen. Der Haltenrahmen ist nur am Laufwerk angeklipst und wird vorsichtig gelöst. Das neue Laufwerk in den Rahmen einklipsen, einsetzen und festschrauben.

4. Hauptspeicher erweitern

Benötigtes Werkzeug: Kreuzschraubendreher PH1

Auch diese Modifikation ist sehr einfach: Nach entfernen der Bodenplatte liegen die beiden RAM-Slots bereits frei und neue SO-DIMMs können eingesetzt werden. Unterstützt werden DDR3L (low-voltage, 1,35V) DIMMs mit 1600MHz. Schnellere Module funktionieren zwar auch, aber da diese meist deutlich teurer sind und der Geschwindigkeitszuwachs kaum messbar ist, kann man sich das sparen. Der maximale Speicherausbau ist 2 mal 8 GB. Empfehlenswert sind Module von Samsung, Crucial/Micron oder SK Hynix.

5. Das Kühlsystem verbessern (in zwei Akten)

Erster Akt:

Benötigte Teile: Eine Lüfter-Kühlkörper-Einheit eines Thinkpads T440p, das mit einer dedizierten GPU ausgestattet ist. Diese hat eine zweite Heatpipe und einen Kühlkörper für die GPU. Durch die größere Masse und die zweite Heatpipe wird die Wärmeleitung von der CPU etwas beschleunigt. Resultat: Im Leerlauf bleibt die CPU etwas kühler, der Lüfter muss im Betrieb nicht ganz so oft anspringen und es dauert bei hoher Last länger, bis die maximal zulässige Kerntermperatur erreicht wird. Die Lenovo Teilenummern für diesen dGPU-Kühler sind:

• 00HM903 (Lüfter von Toshiba)
• 04X3916 (Lüfter von AVC?)
• 04X3918 (Deltalüfter)

Benötigtes Werkzeug: gekröpfte Pinzette, kleine Flach-/Spitzzange, Wattepads oder Kaffeefilterpapier, Isopropanol 70% oder Kontakt WL (von Kontakt-Chemie), Wärmeleitpaste.

Ähnlich wie beim Tausch der CPU wird die Lüfter-Kühlereinheit ausgebaut und die CPU von der alten Wärmeleitpaste mit Filterpapier, Wattepads und Isopropanol (bzw. Kontakt WL) befreit. Danach wieder sparsam(!) neue Paste auftragen und den neuen Kühler einbauen.

(hier erkennt man den zweiten, kleineren Kühler für die GPU und die zweite Heatpipe)

Resultat:

Die Raumtemperatur betrug zu den Testzeitpunkten 26,6°C beim Test des Standardkühlers und 26,9°C beim Testlauf des dGPU-Kühlers, also nur ein geringer Unterschied.

Ermittelt wurden die CPU-Temperaturen eines aktuellen SUSE-Linux Tumbleweed mit KDE-Desktop während einer längeren Leerlaufphase (mind. 15 Minuten, Lüfter aus) und eines Belastungstests mit Prime95 (alle 4 Kerne mit Hyperthreading und Torture-Test “Small FFT”).

Beim Belastungstest wurde die Zeit ermittelt bis die CPU eine Temperatur von 91° erreicht und auf 2,4 GHz gedrosselt wird.

Die Temperatur wurde über /proc/acpi/ibm/thermal ausgelesen.

Lüfter	Leerlauf	mprime Zeit bis 91°
Standardlüfter	52°	30 Sekunden
Lüfter mit GPU-Kühlung	50°	42 Sekunden

Zwar bringt der Prime95-Belastungstest beide Kühlsysteme schnell an ihre Grenzen. Aber bei alltäglichen Anwendungen hat man mit dem besseren Kühlsystem mehr Reserven und der Lüfter ist, z.B. beim Schreiben dieser Zeilen mit geöffnetem Browser, still.

Mit thinkfan könnte man die Lüftersteuerung noch weiter verfeinern.

Zweiter Akt (in Planung):

Die Variante mit dGPU-Kühler will ich durch anlöten von Kupferplätchen weiter verbessern.

6.a Windows installieren und konfigurieren

6.b openSUSE Tumbleweed installieren und konfigurieren

7. Fazit und Kosten

Das T440p ist mein Arbeitsnotebook geworden. Ich nutze es fürs Studium (Java Programmierung mit Eclipse), zur Bearbeitung meiner Fotografien, erstellen von LaTeX-Dokumenten, Emails und weiteren Office-Anwendungen.

Die Kosten beliefen sich auf:

Gebrauchtgerät: 85€

neues Display: 89€

Upgrade auf 16 GB: 54€

gebrauchte Vierkern-CPU: 45€

WD Blue SA510 500GB, SATA: 35€

Kühlsystem: 40€

Macht unterm Strich knapp 350€, was natürlich eine stolze Summe ist.

Schaut man sich jedoch die Preise für Neugeräte an bekommt man (in der 14-Zoll-Klasse) für das Geld ein Notebook mit Pentium Silver N5030 der in vielen Benchmarks dem Haswell-Core i7 unterlegen ist, nur 4GB RAM, lediglich 128GB SSD-Speicherplatz und bestenfalls eine Windows 10S-Lizenz hat (wenn man Windows verwenden will).

Bei den 15-Zoll-Notebooks erhält man immerhin 8GB RAM, ein Pentium Gold-Prozessor (nur 2 Kerne) und evtl. Windows 11 Home. Außerdem hat man dann eine Tastatur der Billigst-Klasse…

Also da bin ich mit meinem Umbau mehr als zufrieden :)

Created with jekyll