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Stampa 3D per i data center: raffreddamento più efficiente e componenti subito disponibili
Le densità di potenza sempre più elevate dovute all'IA e al calcolo ad alte prestazioni fanno del raffreddamento il compito centrale nel data center. La stampa 3D consente cold plate, dissipatori e scambiatori di calore con canali di raffreddamento a forma libera, difficilmente realizzabili con metodi convenzionali – soprattutto in rame. PROTIQ lavora il rame nella stampa 3D dal 2013 e oggi realizza componenti in rame puro con una conducibilità elettrica di 57 MS/m.
Con la stampa 3D nascono inoltre sbarre collettrici per la distribuzione dell'energia, condotti d'aria, supporti e parti di alloggiamenti, oltre a ricambi non più disponibili. Sul PROTIQ Marketplace puoi scegliere tra oltre 160 materiali di oltre 40 fornitori – PROTIQ è uno di questi.
- dal 2013PROTIQ lavora il rame nella stampa 3D
- 57 MS/mconducibilità elettrica del rame puro
- 415 ± 10 W/(m·K)conducibilità termica del rame puro
- oltre 160 materialidi oltre 40 fornitori sul PROTIQ Marketplace
Sfide
Quali sfide devono affrontare i data center moderni?
Servizi cloud, IA e calcolo ad alte prestazioni (HPC) fanno crescere rapidamente i data center. Processori, GPU e acceleratori di IA generano sempre più calore in spazi sempre più ridotti – e una parte considerevole del consumo energetico è già destinata al raffreddamento.
- Raffreddamento: il raffreddamento ad aria tradizionale raggiunge i suoi limiti con elevate densità di potenza. Raffreddamento a liquido, direct liquid cooling (DLC) e raffreddamento a immersione acquistano importanza – e con essi i componenti che trasferiscono il calore al fluido in modo mirato.
- Efficienza energetica: oltre alla capacità di raffreddamento conta la perdita di carico nel circuito. Più è alta, più energia richiedono le pompe.
- Distribuzione dell'energia: cluster GPU e applicazioni di IA richiedono una distribuzione dell'energia affidabile con densità di potenza crescenti e spazi di installazione limitati.
- Disponibilità: i sistemi restano in funzione per molti anni. Singoli supporti, parti di alloggiamenti o componenti funzionali spesso non sono più disponibili.
Raffreddamento
Come migliora la stampa 3D il raffreddamento nel data center?
La stampa 3D consente geometrie di raffreddamento difficilmente realizzabili con fresatura o foratura: canali ramificati, strutture reticolari e giroidi o superfici di raffreddamento ottimizzate topologicamente. Così il fluido può essere guidato in modo mirato verso le zone con la massima produzione di calore e la superficie di scambio termico aumenta.
Cold plate per il raffreddamento a liquido
Le cold plate (piastre di raffreddamento) assorbono il calore direttamente da processori, GPU o altri componenti elettronici e lo trasferiscono al fluido. Nella stampa 3D i canali di raffreddamento vengono integrati direttamente nella piastra – a forma libera invece che forati in linea retta. L'obiettivo è dissipare il calore nel modo più efficiente possibile mantenendo bassa la resistenza al flusso, perché una minore perdita di carico riduce il fabbisogno energetico delle pompe.
Dissipatori
I dissipatori smaltiscono il calore in server, sistemi di storage e di rete. Strutture reticolari sottili, alette complesse o superfici di raffreddamento ottimizzate in modo organico aumentano la superficie e possono così migliorare lo scambio termico – soprattutto in combinazione con il rame, altamente conduttivo.
Scambiatori di calore
Con la stampa 3D canali di flusso e strutture interne possono essere progettati in modo mirato per uno scambio termico uniforme e una bassa perdita di carico. Ne risultano scambiatori di calore compatti che, a parità di prestazioni, richiedono meno spazio.
Vantaggi di cold plate e dissipatori stampati in 3D
- Canali di raffreddamento a forma libera invece di fori diritti
- Flusso guidato in modo mirato verso gli hotspot
- Più superficie di raffreddamento a parità di ingombro
- Progettazione per una bassa perdita di carico
- Più funzioni in un unico componente, meno giunzioni
- Geometrie complesse in rame puro
Flusso d'aria e gestione termica
La stampa 3D contribuisce all'efficienza anche nelle aree raffreddate ad aria: condotti d'aria, deflettori e componenti per la gestione dei rack possono essere adattati a rack e alloggiamenti esistenti, i flussi d'aria possono essere guidati in modo mirato e più funzioni possono essere combinate in un unico componente.
↑ Torna alla panoramicaComponenti e materiali
Quali componenti per data center si possono stampare in 3D?
Esempi tipici sono cold plate, dissipatori, scambiatori di calore e collettori per il raffreddamento a liquido, sbarre collettrici, condotti d'aria, supporti, parti di alloggiamenti e ricambi. Per il raffreddamento e la conduzione di corrente il rame è il materiale più importante, mentre per i componenti infrastrutturali si usano soprattutto plastiche.
| Componente | Cosa rende possibile la stampa 3D | Materiali (esempi) |
|---|---|---|
| Cold plate | Canali di raffreddamento a forma libera direttamente sugli hotspot, strutture reticolari o giroidi | Rame puro, rame puro low-O₂ |
| Dissipatori | Strutture reticolari, alette complesse, superfici ottimizzate in modo organico | Rame puro, alluminio |
| Scambiatori di calore | Flusso guidato per uno scambio termico uniforme e una bassa perdita di carico, struttura compatta | Rame, alluminio |
| Collettori per il raffreddamento a liquido | Canali integrati, meno punti di collegamento | Metallo o plastica – a seconda del fluido e dei requisiti |
| Sbarre collettrici ed elementi di collegamento | Geometria adattata allo spazio disponibile, integrazione di funzioni | Rame puro |
| Condotti d'aria e deflettori | Adattati a rack e alloggiamenti, più funzioni in un unico componente | Plastiche come PA12 |
| Supporti, gestione cavi, parti di alloggiamenti | Guide per cavi integrate, convenienti anche in piccole quantità | Plastiche come PA12 o PA11 ESD elettricamente dissipativo |
| Ricambi | Riproduzione di componenti fuori produzione a partire dai dati CAD | A seconda del componente e dei requisiti |
Il materiale adatto dipende dalla tua applicazione. Lo scegli nel configuratore – oppure lo richiedi a noi. Se valgono requisiti particolari, ad esempio in materia di protezione antincendio, verifichiamo volentieri con te quali materiali sono adatti.
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Rame
Perché il rame è il materiale più importante per il raffreddamento dei data center?
Il rame conduce calore ed elettricità meglio di quasi tutti gli altri metalli tecnici. Nella stampa 3D, però, è uno dei materiali più impegnativi, perché riflette gran parte dell'energia laser e dissipa il calore molto rapidamente. PROTIQ se ne occupa dal 2013 e produce internamente componenti in rame puro.
Secondo la scheda tecnica, il rame puro realizzato in modo additivo da PROTIQ raggiunge una conducibilità elettrica di 57 MS/m e una conducibilità termica di 415 ± 10 W/(m·K). Per i componenti che richiedono una purezza particolarmente elevata c'è il rame puro low-O₂: una strategia coordinata di materiale, processo e post-trattamento mantiene l'apporto di ossigeno il più basso possibile lungo l'intera catena di processo – interessante ovunque la conducibilità determini direttamente le prestazioni, ad esempio nel raffreddamento dell'elettronica.
Scopri il rame nella stampa 3D
↑ Torna alla panoramicaDistribuzione dell'energia
Si possono stampare in 3D sbarre collettrici e distributori di corrente?
Sì. Con la stampa 3D si realizzano sbarre collettrici, distributori di corrente ed elementi di collegamento elettrici in rame, perfettamente adattati allo spazio disponibile – particolarmente utili per geometrie complesse, prototipi, piccole serie e progetti infrastrutturali speciali.
Applicazioni di IA, computer ad alte prestazioni e cluster GPU necessitano di una distribuzione dell'energia affidabile con densità di potenza crescenti. La libertà di progettazione della stampa 3D consente geometrie dei conduttori e funzioni integrate realizzabili solo in parte con i processi convenzionali. Il rame puro offre l'elevata conducibilità elettrica di cui hanno bisogno i componenti conduttori di corrente.
Scopri le sbarre collettrici stampate in 3D
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Ricambi e infrastruttura
Come aiuta la stampa 3D con ricambi e componenti infrastrutturali?
La stampa 3D riproduce componenti su richiesta e senza quantità minime – anche supporti, parti di alloggiamenti o componenti funzionali fuori produzione. Invece di tenere i ricambi in magazzino per anni, salvi solo i dati CAD e riordini quando serve.
Componenti infrastrutturali e funzionali su misura
Supporti con guide per cavi integrate, deflettori o gruppi pronti per il montaggio possono essere sviluppati in modo mirato per sistemi rack, alloggiamenti di server e infrastrutture tecniche esistenti – senza costosi utensili. Questo riduce il numero di componenti, l'onere di montaggio e le scorte ed è particolarmente utile per ammodernamenti, ampliamenti e applicazioni speciali.
Magazzino digitale con il PROTIQ Marketplace
Nel tuo account cliente sul PROTIQ Marketplace salvi i tuoi progetti e modelli 3D e costruisci così il tuo magazzino ricambi digitale. I componenti necessari li riordini con pochi clic. Questo riduce i tempi di reazione, abbassa i costi di magazzino e facilita la disponibilità a lungo termine dei componenti critici.
Scopri i ricambi stampati in 3D
↑ Torna alla panoramicaProcesso
Come si svolge un progetto per data center con PROTIQ?
Dalla prima idea all'ottimizzazione del componente fino alla produzione e al riordino: decidi tu se ordinare direttamente online o discutere il tuo progetto con noi.
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Fase 1
Richiesta o fileCarica i tuoi dati 3D nel configuratore o descrivici il tuo componente – anche se è ancora solo un'idea. -
Fase 2
Ottimizzare il componenteSu richiesta ti supportiamo nella progettazione orientata alla produzione, ad esempio per canali di raffreddamento, spessori delle pareti o integrazione di funzioni. -
Fase 3
Scegliere materiale e offertaScegli materiale, quantità e l'offerta più adatta – PROTIQ è a sua volta uno dei produttori sul Marketplace. -
Fase 4
Produrre e riordinareIl tuo componente viene prodotto. I dati restano nel tuo account cliente, così puoi riordinare in qualsiasi momento.
La stampa 3D non sostituisce tutti i processi di produzione tradizionali. È un'integrazione efficace ovunque siano richiesti geometrie complesse, elevate densità di potenza, tempi di consegna brevi o soluzioni su misura. In quanto parte del gruppo Phoenix Contact, PROTIQ ti aiuta a sfruttare questo potenziale in modo mirato.
Soluzioni su misura per data center
State progettando un componente di raffreddamento, un componente in rame, una barra collettrice, un elemento infrastrutturale o un ricambio per il vostro data center? Vi supportiamo lungo l'intero processo, dall'idea iniziale e dall'ottimizzazione del componente fino alla produzione additiva. Insieme sviluppiamo soluzioni su misura, progettate per soddisfare i vostri requisiti tecnici, gli obiettivi prestazionali e i vincoli di installazione, accompagnandovi dalla fase di sviluppo fino alla realizzazione finale.
FAQ
Domande frequenti sulla stampa 3D per i data center
Come può la stampa 3D migliorare il raffreddamento dei data center?
La stampa 3D consente dissipatori, scambiatori di calore e cold plate con geometrie complesse e canali di raffreddamento integrati. Così i componenti possono essere adattati in modo mirato a spazio disponibile, fonte di calore e fluido – soprattutto nel raffreddamento a liquido e nelle applicazioni ad alte prestazioni.
Che cosa sono le cold plate?
Le cold plate sono piastre di raffreddamento che assorbono il calore direttamente da processori, GPU o altri componenti elettronici e lo trasferiscono a un fluido. Con la stampa 3D i canali di raffreddamento e la guida del flusso possono essere adattati individualmente ai requisiti.
Perché si usa il rame per il raffreddamento dei data center?
Il rame ha una conducibilità termica molto elevata ed è quindi particolarmente adatto per dissipatori, scambiatori di calore e cold plate. Secondo la scheda tecnica, il rame puro realizzato in modo additivo da PROTIQ raggiunge 415 ± 10 W/(m·K). La stampa 3D aggiunge strutture di raffreddamento complesse e canali interni.
Che cos'è il rame puro low-O₂?
Il rame puro low-O₂ è una variante del rame puro particolarmente povera di ossigeno per componenti che richiedono una purezza particolarmente elevata. PROTIQ mantiene l'apporto di ossigeno il più basso possibile lungo l'intera catena di processo – dalla polvere allo stoccaggio e alla gestione fino al processo di stampa.
La produzione additiva è adatta al raffreddamento a liquido e al direct liquid cooling?
Sì. La produzione additiva viene utilizzata sempre più spesso per i componenti del raffreddamento a liquido, in particolare cold plate, scambiatori di calore, collettori e componenti con canali di raffreddamento integrati. La tecnologia offre grande libertà di progettazione con un ingombro ridotto.
Quali componenti per data center si possono stampare in 3D?
Esempi tipici sono dissipatori, scambiatori di calore, cold plate, collettori, elementi per la guida dell'aria, sbarre collettrici, supporti, parti di alloggiamenti e ricambi. La stampa 3D è particolarmente interessante per componenti su misura, geometrie complesse e piccole quantità.
Sbarre collettrici e distributori di corrente si possono produrre in modo additivo?
Sì. Con la stampa 3D si realizzano sbarre collettrici ed elementi di collegamento elettrici in rame su misura. Questo offre vantaggi con geometrie complesse, spazio limitato o progetti infrastrutturali speciali.
Che cosa significa magazzino digitale?
Con il magazzino digitale i componenti vengono salvati come dati CAD e prodotti quando servono. Sul PROTIQ Marketplace salvi i tuoi progetti e modelli 3D nel tuo account cliente e riordini i componenti necessari con pochi clic.
Come supporta PROTIQ i progetti per data center?
PROTIQ ti supporta dallo sviluppo del componente e dalla consulenza sulla scelta del materiale fino alla produzione e al riordino. I punti focali sono componenti di raffreddamento e in rame, sbarre collettrici, componenti infrastrutturali su misura e ricambi.
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