未来的服务器冷板需要3D打印的内部结构

下文章来源于热管理行业观察

服务器液冷板的内部结构对热传导效率有很大影响,最佳的设计可最大限度地扩大冷板与 CPU 或 GPU 等热部件之间的热交换面积,从而确保高效传热。

例如,冷板内部的微通道或鳍片可增强热量的扩散,从而实现更好的散热性能。冷板内的流动模式和湍流诱导特征经过精心设计,可确保冷却液有效吸收和带走热量。最大限度地增加接触面、增大表面积、优化流动模式并选择合适的导热材料,所有这些都能提高冷却性能。

3D 打印可在冷板内精确设计复杂的几何形状,如三周期最小表面 (TPMS) 晶格微通道和湍流诱导特征。这样就能创建复杂的定制结构,优化冷板内部结构与冷却液的换热。

另外,3D 打印技术利用复杂的模拟仿真,通过实现传统加工手段无法制造的精细结构,实现冷板内部结构对流量、压降、热阻、效率的多重优化。

block 案例1

Fabric8 Labs 公司正在使用“电化学增材制造”,简称 ECAM 技术来扩展传统铜冷板的设计。这种新的 ECAM 工艺使用先进的数学模型来找到铜翅片的理想形状和位置,从而使传热和液体流动更加高效。流道为带孔的超弯曲表面,壁厚仅几微米,可实现表面积和液体流动之间的完美平衡,从而大幅提高冷却能力,还能在相同的冷却水平上降低泵浦压力,从而降低能耗。

Fabric8 Labs_1图:Fabric8 Labs 公司利用ECAM 技术实现精确复杂的冷板内部结构(图源:Fabric8 Labs)

block 案例2

不久前,著名的增材制造服务商 EOS 联合液体冷却技术 CoolestDC,使用 EOS 的 DMLS 增材技术与高密度 CuCP 材料相结合,实现了世界上第一个安装在服务器 CPU(AMD EPYC 7352 2.30 GHz)上的一体式无泄漏、无垫圈和无接头的 3D 打印冷板。

这种高度定制、内部流道优化的液冷板,得益于的 EOS 增材制造技术,可减少 30% 碳足迹和 29%-45% 能源消耗,并将 IT 设备的性能提高 40%,机架空间节省 20%。

Fabric8 Labs_2图:采用 Oblique Fin 技术的 EOS 一体式 3D 打印冷板(图源:EOS)

block 案例3

致力于挖掘粘结剂喷射 3D 打印技术(BJAM)在热管理行业应用潜力的德亿纬(太仓),正在将他们特有的增材制造技术与服务器冷板和两相冷却毛细结构的未来需求相结合,寻找开启行业革新的钥匙。

Fabric8 Labs_3德亿纬粘结剂喷射3D打印技术在热管理行业的开发案例(图源:德亿纬)

block 面临的挑战

3D 打印在热管理行业的发展前景正在被广泛认可,然而也面临着若干挑战:

  • 材料选择:适合 3D 打印的高导热性材料范围有限,这可能会限制散热器和冷却组件的设计选择。
  • 制造质量:实现精确一致的制造质量,因为打印质量的变化会影响组件的热性能。
  • 模拟和优化:3D 打印带来的设计复杂性可能需要先进的模拟和优化工具,以确保最终产品符合热管理要求。
  • 可靠性:3D 打印热解决方案在苛刻的高热环境中的长期耐用性和可靠性也令人担忧,这就需要进行全面的测试和验证过程。
  • 成本与性能的平衡:采用一体式 3D 打印策略可以获得更可靠的性能和更低热阻,但在关键传热区域采取局部 3D 打印设计从而优化成本也值得考虑。

总之,克服这些挑战对于 3D 打印在热管理应用中的持续发展至关重要。

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