2025第15届上海热管理检测仪器仪表设备展览会

散热器采用3D打印制造也面临挑战

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。

3D打印液冷板技术难点：

1、CAD数据兼容性要求高：散热仿真需直接处理CAD软件生成的几何模型，要求散热仿真分析软件能够直接识别各种CAD软件的几何模型或者STP、STL等中间格式模型，对数据兼容性提出了较高要求。

网格剖分困难：由于TPMS结构复杂，需使用高质量网格划分工具来避免影2、响仿真精度；同时对于TPMS等复杂几何结构，网格剖分体量往往较大，对网格剖分效率也提出较高要求。

3、散热流动场景复杂：对TPMS结构散热器进行散热仿真，除流动压力和流速等常规计算外，往往也需要考虑热传导、热对流和热辐射等综合影响，对散热仿真分析软件的功能完备度、收敛性和计算准确性等均提出了较高要求。

4、材料属性不确定：TPMS结构通常由金属或复合材料制成，导热系数和表面粗糙度等材料属性的不确定性会影响仿真精度。

计算资源消耗大：TPMS结构的复杂几何和多物理场耦合导致仿真计算量巨大，尤其是瞬态仿真或大规模模型。

传统的红外激光在加工纯铜及铜合金等高反材料时存在诸多挑战

1、纯铜在红外波段对激光的吸收率较低，大部分激光能量被反射，难以充分作用于金属粉末，影响了熔池的稳定性和质量。熔池形成困难会导致局部熔融不充分，产生未熔合孔隙等缺陷，影响打印的精度和结构的完整性。

2、红外激光在加工纯铜时产生的大量反射光还可能对设备的光学系统造成损害。高强度的反射光回射至光学路径中的关键组件，可能导致镜片局部过热，加速光学元件老化或损伤。在长期使用下，还可能影响光学系统的稳定性，进而降低打印精度和设备可靠性，同时大幅增加设备的维护频率与使用成本。

3、对于TPMS这种壁厚薄、曲面复杂的精细结构，熔池稳定性不足更容易导致形貌偏差、气孔等问题，影响打印精度和整体性能。为确保打印质量，往往需要反复调整工艺参数，以提升成型一致性。这不仅会拉长打印周期，还增加了生产成本，限制了大规模高效制造的可能。

国内外CD打印液冷板案例

案例一：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%。

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

案例二：希禾连续绿激光进行高质量纯铜打印

希禾增材（ADDIREEN）是中国首家专注绿激光金属增材制造的企业，基于自研增材专用高功率绿光激光器，提供高性能金属3D打印设备与定制化打印服务，为铜、铝、金、银等高反金属材料、难熔金属材料、贵金属材料及常规金属材料的精密打印提供整体解决方案。

与传统红外激光相比，铜及铜合金等高反金属材料在绿光波段对激光的吸收率显著提升。常温条件下，铜对1064nm红外激光的吸收率不足5%，而对532nm绿光的吸收率可达40%以上。采用绿光进行熔融，有助于实现金属材料的充分熔化，从而获得高致密度的复杂结构打印件。同时，更高的能量利用率还能有效减少飞溅等现象，在提升成形质量的同时，也为设备的长期稳定运行提供有力保障。

希禾增材绿激光系统采用自研单模绿光光纤激光器，最小光斑直径可达15μm，在高反金属、难熔金属及常规金属材料的复杂结构打印中，能够实现更高的能量传递效率和更精细的加工能力，大幅提升打印件的致密性和表面质量。在本次打印中，希禾增材结合了漫格VDE在打印前对温度场和应力场的精准预测以及漫格BP对设备参数的精准传递与控制，确保了TPMS结构整个打印过程的高精度和高稳定性。

目前，希禾增材已具备纯铜0.1mm和不锈钢0.06mm的最小壁厚打印能力。在TPMS结构散热器件制造中，壁厚可达0.08mm，打印成品兼顾复杂几何精度、结构稳定性和优异的力学性能。这不仅展现了希禾增材绿激光技术在热管理领域的应用实力，也为构建国产高性能散热器的设计、验证与制造体系提供了坚实的实践支撑，推动复杂散热器件从设计到高效量产的转化。

案例三：美国初创公司 Fabric8Labs 推出了一项创新性的冷却解决方案——基于其独有的电化学增材制造 （ECAM）技术打造的高精度冷板，实现对芯片热点区域的精准冷却。这项技术具备无需高温处理、支持复杂结构制造等优势，为下一代AI芯片的热管理提供全新思路。

突破液冷板3D打印的全链路挑战，打破技术垄断

观看更多转载,突破液冷板3D打印的全链路挑战，打破技术垄断麦麦热设计已关注分享点赞在看已同步到看一看写下你的评论         视频详情                △ Fabric8Labs 电化学增材制造 （ECAM）技术介绍视频核心技术突破：ECAM金属3D打印打造高效冷板
Fabric8Labs 最新开发的冷板采用其自主研发的电化学增材制造 （Electrochemical Additive Manufacturing, ECAM）技术，能够将冷却通道精确映射到芯片上发热最严重的“热点”区域，从而实现高效的局部强化冷却。与传统的激光或电子束金属3D打印不同，ECAM是一种在常温下进行的金属沉积工艺，不需要高温烧结或复杂的后处理步骤。这种特性使得它可以直接在对温度敏感的材料表面（如PCB基板、硅片或现有金属部件）上进行打印，避免了因热应力造成的变形或损坏。通过ECAM技术，能够在冷板内部构建分辨率达33微米的精细铜制翅片结构，引导冷却剂精准流向芯片的关键发热部位。相比传统微通道冷却方案，这种定制化设计使整体散热性能提升了48% ，显著改善了芯片的温度均匀性。△高精度、33 微米体素可实现复杂功能，从而最大程度提高性能。应用落地：3D打印冷板打造高性能液冷服务器这项技术已被知名服务器制造商Wiwynn成功应用于其新一代液冷服务器产品中。Wiwynn推出了支持高达3.5kW冷却能力的冷板模块，进一步开发了面向未来高功率芯片的双面冷却方案。此外，该公司还与纬创科技合作，成为首批提供液冷版 NVIDIA GB200 NV72 机架系统的厂商之一。Wiwynn 还推出了基于最新 AMD Instinct MI350 系列 GPU 的服务器平台，其AI推理性能较上一代MI300X提升了35倍 。如此巨大的性能跃升也带来了前所未有的散热压力，因此，采用Fabric8Labs提供的 ECAM 冷板技术，成为其热管理系统的重要组成部分。Wiwynn还与nVent合作开发了用于机架级液冷系统的冷却液分配单元 （Coolant Distribution Unit, CDU），进一步完善了整个液冷生态体系。纬颖独家发布双面水冷板，采用3D打印技术制造，最高可实现4kW的散热能力，为下一代AI芯片的高效散热做好准备。
拓展应用：AEWIN采用ECAM技术优化网络设备散热除了服务器领域，Fabric8Labs 的 ECAM 技术也在 AI 数据中心的网络设备中找到了新的应用场景。中国领先的嵌入式系统厂商 AEWIN Technologies将ECAM技术用于3D微网格冷板的制造。相比传统散热方案，这种微网格结构在热性能方面提升了1.3°C/100W ，且表面积增加了超过900% 。这些高度复杂的微细结构不仅大幅提升了与冷却剂之间的接触效率，还能形成类似毛细血管的流动网络，持续更新沸腾界面处的冷却液，从而实现更高效的相变冷却效果。AEWIN 先进技术研发部总监刘博士表示：“随着数据和边缘 AI 复杂度的指数级增长，我们迫切需要本地化的高性能计算能力。借助 Fabric8Labs 的 ECAM 技术，我们在系统级设计上实现了重大突破，显著提升了能效比和总体拥有成本。”△室温处理允许在多种材料上进行直接打印，例如印刷电路板、引线框架、陶瓷、金属和硅。资本加持与行业认可：多方投资看好ECAM未来发展Fabric8Labs 的技术创新也获得了业界广泛关注与资本青睐。公司目前已获得包括 imec.xpand、TDK Ventures、英特尔投资 （Intel Capital）以及施耐德电气在内的多家知名机构的投资。Fabric8Labs 产品与应用副总裁 Ian Winfield 表示：“我们非常高兴能够与 Wiwynn 这样的行业领导者合作，共同推动先进冷却技术的发展。ECAM 支持基于 SoC 功率图谱的冷却设计，帮助客户提升性能、效率和设备可靠性。”△ECAM 铜纯度为 99.95%，具有最佳的热性能和电性能。