液冷冷板3D打印已成为本行业当前最热门的应用之一被广泛熟知的当属激光粉末床熔融工艺但实际上电化学3D打印对纯铜冷板的制造同样具有优势。笔者注意到知名电化学3D打印技术开发企业Fabric8Labs与伊利诺伊大学合作过结合拓扑优化技术开发出了一款具有高性能和可制造的纯铜冷板显著提升了液冷散热能力同时降低了压降和能耗。➡️ 拓扑优化设计结构更复杂功能性更强AI数据中心的一大问题是其需要高效的散热散热板内有空心通道可让冷却液流过快速把热量带走。传统冷板采用平直微通道在增强换热的同时会带来压降增加针翅、扰流肋等虽能增强换热但大多结构简单散热能力未能充分发挥。拓扑优化技术确实能够生成非直觉、性能最优的材料布局同时降低热阻和压降。Fabric8Labs的这项研究是让电脑通过计算自动生成像树枝分叉或网络一样的复杂水道。这种结构能让冷却液与导热片的接触面积更大同时不阻碍冷却液的流动从而提升散热效率。具体来看拓扑优化是通过多物理场仿真软件COMSOL Multiphysics建立密度法拓扑模型在压降约束下以最小化基底温度为优化目标模型自动生成非直观的分支状鳍片结构。在几何形态方面传统针翅多为简单方形、圆形或菱形截面拓扑优化后的翅片截面为复杂有机形状包含微孔、微肋且沿高度方形也会出现变化翅片的结构尺寸与排列间距均为数十微米采用周期性重复优化排列。➡️ 制造手段电化学3D打印纯铜强调室温低应力制造结构有了就要考虑制造的问题。微米级别的精细特征传统加工技术并不能加工就要考虑3D打印。绿激光确实是一种好的更好的制造手段但其固有的问题是热成型热应力无法避免分辨率仍受到光斑直径和粉末粒度的影响。在成型几十微米级别的结构时良品率是个大问题。Fraunhofer ILT绿激光3D打印铜产品相比之下电化学3D打印的优势就显现出来。需要强调的是电化学3D打印是一种室温成型技术。它以离子沉积的形式逐个堆积铜离子来实现结构制造因此能够生产极其精细的特征、复杂内结构与高纯度材料。Fabric8Labs公司支出其电化学3D打印工艺的沉积铜纯度可达99.95%打印精度达33μm相比LPBF的50-100um可更精准复现拓扑优化生成的亚毫米级分支结构由于是室温工艺无需消除热应力变形无需去支撑结构或进行后处理抛光。电化学3D打印的散热器件采用电化学3D打印的拓扑优化冷板经光学显微镜和SEM检测后发现与设计模型高度一致最小特征尺寸为几十微米翅片底部、侧壁及悬挑部分非常干净无多余的凸起翅片表面致密且相对光滑无明显层纹。这些特征显示了电化学3D打印在超高精度冷板制造方面相比绿激光的优势。研究显示经拓扑优化和电化学3D打印的冷板与传统方形针翅冷板相比在相同流量下热阻降低了32%在相同热阻下压降降低了68%。➡️ 产业应用与前景展望笔者查询到聚集大规模数据中心业务的纬颖科技与Fabric8Labs合作开发了3.5kW的液冷板电化学3D打印技术优化了冷板的热工水力性能使芯片的温度分布更加均匀相比传统切削技术制造的微通道冷板散热性能提升了48%。电化学3D打印的针翅散热器Fabric8Labs与纬颖科技合作开发3.5kW液冷板在国内从事电化学3D打印冷板开发的企业是广东中山仲德科技有限公司它于2026年4月完成数千万级A轮融资其技术路线与该文描述的电化学增材制造相近同样聚焦微通道液冷盖板前文提到的拓扑优化及其设计出的结构可无缝衔接。AI算力行业的大爆发让冷板和散热器制造成为新兴的3D打印技术应用由于铜材料的特殊性绿激光和电化学3D打印成为更具优势的解决方案。从本文可以看出它们其实也存在差异主要在于制造速度与精度这会影响到成本与规模化水平。注本文由3D打印技术参考创作未经授权谢绝转载。#液冷 #3D打印
