随着 AI 算力、先进封装、人形机器人以及新能源汽车产业高速发展、技术快速迭代,GPU 热设计功耗持续走高,算力服务器单机柜功率密度大幅提升,传统风冷方案在气流组织、风机功耗、制冷效率等方面遭遇显著瓶颈,液冷逐步成为高端热管理的关键技术方向。
易加增材利用增材技术优势,以 “从零构建”的方式,把高导热材料与冷却结构优化合二为一,探索3D打印在 AI 算力、半导体、新能源汽车、储能、机器人与航空航天等领域的高功率密度散热应用。公司采用EP-M300增材制造设备及成熟的纯铜&铜铬锆合金成形工艺,一体打印成型了2款液冷模块,成型尺寸分别为170×50×30mm和92×52×11mm(W×D×H)。
液冷板1采用叉流波纹型两侧分叉流道结构整体设计,两路流体从两侧入口汇入中心腔体,完成混合后向两侧出口流出;中心六边形区域为核心扰流区,采用人字形波纹连通微通道设计,该设计可强化流动结构,波纹迫使流体不断改变流向、产生混沌对流,大幅提升层流下混合效率;侧壁微孔打破边界层;交错排布使流体在相邻通道之间发生横向扰动,冷热流体充分混合;波纹曲通道换热面积远大于平直直通道,实现高热流密度散热,大幅提升换热效率。
液冷板2采用平行波浪微通道设计,左右两端为分流 / 汇流腔,让流体均匀分配进入全部波纹通道,流体沿波浪微通道流动,波纹迫使流体持续转向,产生二次流(迪恩涡),周期性扰动边界层,波浪形结构设计增大了对流换热面积,涌动的液体持续扰动近壁面热边界层,提升换热系数。
传统液冷模块受机加工、铸造、钎焊工艺约束,内部大多仅可实现直鳍、平直流道这类相对简单结构;复杂互通微流道通常需要多零件拼接钎焊成型,由此带来界面热阻偏大、焊缝漏液风险,难以突破内部流道跟随热源分布的瓶颈。增材制造技术以其特有的技术优势,可弥补传统加工的技术缺陷与不足:
几何自由:从“直通道”到“自由流场”
增材制造技术可为液冷模块提供更自由的内部结构设计,除了“人字形波纹连通微通道设计”“平行波浪微通道设计”结构,还可以采用仿生分叉 / 渐变截面流道、TPMS 三周期极小曲面晶格、湍流诱导结构等多种结构设计。增材制造技术把“可制造形状”的边界推到几乎只受物理和想象限制,推动设计从“迁就工艺”转向“性能最优”——具体表现为拓扑优化、轻量化、零件合并、内埋特征和功能梯度。
一体成型与功能集成
本体无拼接焊缝:流道、进出水口、密封安装面、安装支架一体化打印成型,消除内部钎焊焊缝,降低本体漏液风险(注:外部管路接头仍需做好密封防护);对比传统多件焊接冷板,本体可靠性显著提升;多功能集成:单一部件可同时承载散热、导电母排、结构支撑,在设计约束满足条件下可叠加电磁屏蔽功能;热-结构协同设计:冷板可同时承担结构承载作用,精简零部件数量,释放整机内部空间;拓扑优化轻量化:通过拓扑优化去除冗余材料,降低部件重量;在小批量定制场景下,可实现材料用量优化。
敏捷制造快速成型
加工时间/成本对结构复杂度不敏感——改流道设计无需重新开模,研发迭代从“数周开模”压缩到“数天出样”,适合小批量、多品种、定制化液冷模块。
随形冷却快速散热
3D打印液冷模块可根据发热模块安装位置进行定制化流道设计,提升随形冷却效果,降低装配接触热阻。
面对 AI 算力持续攀升带来的高热流密度散热挑战,金属增材制造打破了传统加工工艺对液冷器件的结构桎梏,将复杂流道设计、高导热材料与一体化成型能力相结合,为高功率散热开辟了全新解决方案。易加增材依托 EPM300 设备与成熟的纯铜、铜铬锆合金打印工艺,实现多款高性能液冷模块的一体成型,把创新流道设计落地为可实际应用的液冷产品。从算力服务器、半导体器件到新能源、航空航天领域,3D 打印液冷模块不再局限于简单的散热载体,实现散热、结构、电气等多维度功能集成。未来,随着增材工艺持续迭代、材料性能不断优化,易加增材也将持续深挖高功率热管理场景需求,输出更多定制化液冷解决方案,助力高端装备热管理实现效能突破。
△冷却板1
△冷却板2
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