丹麦技术研究院与Heatflow公司共同开发并测试了一款用于数据中心的3D打印冷却部件，旨在显著降低服务器和GPU冷却的能耗。该方案是欧洲AM2PC研究项目的一部分，采用被动式两相冷却技术，无需泵或风扇即可移除热量，同时还能将温度适宜的余热用于区域供暖和工业应用。
数据中心正面临日益增长的能源需求，尤其是冷却基础设施的能耗。项目合作伙伴指出，冷却系统是数据中心内部最大的能源消耗源之一，因此具有提升整体系统效率的巨大潜力。GPU功耗已从100–200瓦增加到数百瓦甚至更高，这进一步加剧了对更高效冷却解决方案的需求。在近期结束的AM2PC项目中，这两家机构与两家国际合作伙伴共同为数据中心和高性能计算应用开发并测试了这款3D打印冷却部件。测试结果显示，该方案的冷却能力达到了600瓦，超过了项目最初设定的400瓦目标。
AM2PC是一个专注于开发用于数据中心两相冷却的3D打印部件的欧洲研究项目。该项目于2023年至2025年期间运行，总预算为1000万丹麦克朗，并得到了M-ERA.NET的支持，丹麦部分的资金来自丹麦创新基金。除了Heatflow ApS和丹麦技术研究院外，项目合作伙伴还包括Open Engineering和弗劳恩霍夫IWU研究所。
3D打印的冷却部件 图片来源：丹麦技术学院
无需泵或风扇的被动两相冷却
所开发的冷却解决方案基于被动式两相热虹吸原理。冷却介质在计算机芯片的热表面蒸发并吸收热量，随后蒸汽因密度差异而上升。蒸汽在系统的其他位置冷凝并释放热量，然后通过重力作用以液体形式回流。由于这个过程是被动发生的，因此不需要泵，从而在热量移除环节不产生额外的能耗。根据项目合作伙伴的说法，基于蒸发的冷却比传统的风冷或液冷效率要高得多。通过维持更低的工作温度，该方案还有助于延长计算机芯片的使用寿命。
该系统的关键部件是一个蒸发器，它是通过增材制造技术开发和生产的。通过将蒸发器作为一个单一集成部件进行3D打印（材料为铝），该设计消除了组装点，降低了泄漏风险，提高了整体可靠性。单一材料的设计也简化了部件生命周期结束后的回收过程。
实现余热再利用
AM2PC项目的一个核心成果是能够在60至80摄氏度的温度区间提取热量。在此温度水平回收的热量可以直接用于区域供热网络，无需额外的能量输入。如果相关设施靠近热源，这些热量也可用于食品饮料生产、纺织、造纸或农业温室供暖等工业过程。相比之下，传统的风冷数据中心系统通常在更低的温度下提取热量，限制了它们用于区域供暖和工业再利用的适用性。虽然与区域供热基础设施的集成并非该项目的重点，但合作伙伴表示，所展示的性能表明此类应用在技术上是可行的。
减少材料使用与可回收性
除了运行中的节能外，该项目还强调了制造环节的环境效益。与由多种不同材料部件组成的传统冷却方案相比，使用3D打印减少了总体材料用量。由于蒸发器由单一材料制成，在其使用寿命结束后无需分离材料即可更容易地回收。由于AM2PC是一个示范项目，最终的环境效益尚未量化，但初步的生命周期分析表明，该方案可使每个单元的总体排放量减少约25%–30%。
增材制造推动航空航天与数据中心热管理进步
增材制造技术正越来越多地应用于应对航空航天和数据中心环境中的热管理挑战。在之前的报道中，3D Systems详细介绍了其直接金属打印技术如何被用于生产NASA支持的航天器项目中的复杂冷却部件，实现了具有集成内部通道的轻量化设计，用于太空应用中的热量排放。
此外，对Alloy Enterprises的采访突显了3D打印金属冷板如何为数据中心而开发，因为处理器功率密度的不断增加正推动着对能够提高热性能和能源效率的先进液冷解决方案的需求。
中国3D打印网编译文章！
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