Fémnyomtatással 50%-kal nagyobb hűtési teljesítmény egy adatközpont hűtőrendszerében
Az adatközpontokban alkalmazott nagy teljesítményű processzorok és GPU-k hűtése egyre komolyabb mérnöki kihívást jelent. A GPU-k teljesítményfelvétele az elmúlt években nagyságrenddel nőtt, és már az 1000 W/processzor értéket is meghaladhatja, ahol a hagyományos léghűtés lehetőségei egyre korlátozottabbak.
A Danish Technological Institute (DTI), a Heatflow ApS, az OpenEngineering és a Fraunhofer IWU az AM2PC kutatási projektben ezért egy passzív, kétfázisú folyadékhűtési rendszerhez fejlesztett új elpárologtató szakaszt. A cél olyan konstrukció létrehozása volt, amelynek belső kialakítását elsősorban az optimális hőátadás és folyadékáramlás határozza meg, nem pedig a hagyományos gyártástechnológiák korlátai.
Komplex belső szerkezet egyetlen alkatrészben
A hagyományos hűtőelemek jellemzően több megmunkált, majd egymáshoz illesztett alkatrészből készülnek. Ez egyrészt korlátozza a kialakítható belső geometriát, másrészt minden kötés potenciális szivárgási pontot jelenthet.
Az AM2PC projektben ehelyett egyetlen darabból álló alumínium elpárologtatót készítettek lézeres porágyas fém 3D nyomtatással, Nikon SLM Solutions SLM®280 rendszeren. A külső, mechanikailag robusztus szerkezeten belül egy finom, szabályozható porozitású kapilláris szerkezetet alakítottak ki, amely hagyományos gyártási eljárásokkal nem lett volna megvalósítható.
Nikon SLM Solutions SLM280
A fém 3D nyomtatás további előnye, hogy az elpárologtató egyetlen alkatrészként készülhetett el. Ezzel megszűntek az összeépítési műveletek és az ezekhez kapcsolódó potenciális szivárgási pontok is.
400 W-os cél helyett 600 W hűtési teljesítmény
A fejlesztés eredménye számszerűen is látványos: a tesztek során az elpárologtató 600 W hűtési teljesítményt ért el az eredetileg kitűzött 400 W helyett – vagyis 50%-kal felülmúlta a fejlesztési célt.
Ráadásul a rendszer működéséhez nincs szükség szivattyúra vagy ventilátorra. A hűtőfolyadék a meleg felületen elpárolog, a gőz a sűrűségkülönbség hatására tovább áramlik, majd a hő leadása után lecsapódik, és gravitációsan visszajut az elpárologtatóba. A hőelvonás tehát passzívan, külön energiafelhasználás nélkül történik.
További előny, hogy a rendszer 60–80 °C-os hőmérsékleten vezeti el a hőt, így az kiegészítő energiabevitel nélkül közvetlenül hasznosítható lehet például távfűtési vagy egyes ipari folyamatokban.
Az eredmények számokban:
- 600 W elért hűtési teljesítmény a teszteken (400 W eredeti fejlesztési cél mellett)
- +50% teljesítmény a kitűzött célhoz képest
- 60–80 °C hőmérsékleten elvezetett, potenciálisan tovább hasznosítható hő
- nincs szivattyú vagy ventilátor, így a hőelvonás nem igényel aktív energiafelhasználást
- az előzetes életciklus-elemzés 25–30%-os kibocsátáscsökkentési lehetőséget jelez alkatrészenként, bár a projekt készítői szerint ennek végleges megítéléséhez további vizsgálatok szükségesek.
Az esettanulmány jól példázza a fém 3D nyomtatás egyik legfontosabb előnyét: nem egyszerűen ugyanaz az alkatrész készíthető el más technológiával, hanem olyan belső geometria hozható létre, amely hagyományos gyártással nem lenne megvalósítható. Ebben az esetben ez egy kompakt, egy darabból álló, szivárgási pontoktól mentes elpárologtatót eredményezett, amely a kitűzött hűtési teljesítményt 50%-kal meghaladta.
Töltse le a teljes esettanulmányt és ossza meg kollégáival!
A teljes esettanulmány letölthető az alábbi űrlap kitöltésével: