Под влиянием экспоненциального роста вычислительной мощности систем искусственного интеллекта и строгих норм энергоэффективности система жидкостного охлаждения превратилась из дополнительного решения в обязательный стандарт для центров обработки данных нового поколения, систем накопления энергии и мощной электроники. В основе этого перехода лежит прецизионное литье по выплавляемым моделям (литье по методу «выплавляемого воска») — единственная производственная технология, позволяющая массово изготавливать герметичные, высокоточные и сложные гидравлические компоненты из нержавеющей стали (например, марки 316L).
В данной статье анализируются перспективы бурного развития систем жидкостного охлаждения, неотъемлемая связь между жидкостным охлаждением и прецизионным литьем по выплавляемым моделям, а также индивидуальные решения, предлагаемые литейными предприятиями, специализирующимися на прецизионном литье по выплавляемым моделям.
1. Перспективы широкого применения систем жидкостного охлаждения
1.1 Основные факторы роста
Резкий рост энергопотребления чипов ИИ: Современные чипы ИИ (например, NVIDIA B200) потребляют 1000–1200 Вт на каждый чип, а плотность мощности в стойке достигает 120–150 кВт, что значительно превышает предельное значение для воздушного охлаждения, составляющее 30–40 кВт на стойку.
Нормативные требования: в Китае крупные центры обработки данных обязаны обеспечить показатель PUE ≤1,25, а в ЕС и США действуют строгие нормы по выбросам углерода, в результате чего жидкостное охлаждение становится обязательным условием для соблюдения законодательства.
Экономическая целесообразность: Жидкостное охлаждение сокращает энергопотребление на охлаждение на 70–80 %, что позволяет достичь показателя PUE на уровне 1,04–1,1; окупаемость инвестиций достигается за 3 года за счет снижения затрат на земельный участок и инфраструктуру.
1.2 Объем рынка и степень его охвата
Мировой рынок систем жидкостного охлаждения для центров обработки данных в 2026 году, по прогнозам, составит 17–20 млрд долларов США (≈120–140 млрд юаней), при этом годовой рост составит 80–100 %.
Китай: объем рынка в 2026 году: 30–50 млрд юаней; прогноз на 2028 год: 120 млрд юаней (среднегодовой темп роста ≈70%).
Проникновение: объем внедрения систем жидкостного охлаждения в центрах обработки данных, использующих ИИ, вырастет с 141 ТП3Т (2024 г.) до 401 ТП3Т (2026 г.) и 701 ТП3Т+ (2028 г.).
1.3 Основные сценарии применения
Вычислительные центры искусственного интеллекта (60%+): охлаждение с помощью холодных пластин (70%+) для модернизации (50–80 кВт/стойка); погружное охлаждение для мощности 100–150 кВт/стойка (кластеры NVIDIA, суперкомпьютеры).
Накопление энергии (20%+): Жидкостное охлаждение предотвращает тепловой разгон в крупных литий-ионных аккумуляторах, обеспечивая стабилизацию температуры с точностью ±2 °C.
Пограничные вычисления/5G: компактная, бесшумная и не требующая обслуживания система охлаждения для пограничных центров обработки данных, а также оптические модули с CPO+жидкостным охлаждением.
Промышленное высокомощное оборудование: источники питания, SVG, оборудование для производства полупроводников и судовые электрические системы.
2. Незаменимое звено: соединения для жидкостного охлаждения и прецизионные литые детали
Системы жидкостного охлаждения требуют полного отсутствия утечек, высокой стойкости к давлению, сложных тонкостенных каналов и коррозионной стойкости — требований, которые предъявляются к прецизионным инвестиционные отливки удовлетворить однозначно.
2.1 Основные требования к компонентам системы жидкостного охлаждения
Полная герметичность: постоянное давление 0,6–1,6 МПа, термоциклирование (от –40 °C до 120 °C), скорость утечки ≤1×10⁻⁷ Па·м³/с.
Сложные гидродинамические каналы: коллекторы, распределители, быстроразъемные соединения и клапаны со сложной внутренней геометрией.
Долговечность материала: нержавеющая сталь марки 316L, устойчивая к коррозии под воздействием гликоля, срок службы более 10 лет.
Высокая точность: допуски на уплотнение/соединение ±0,05–0,1 мм, шероховатость поверхности Ra 1,6–3,2 мкм.
2.2 Почему прецизионное литье под давлением незаменимо
Точность литьё по выплавляемым моделям (метод зольного кремнезема) — единственная технология массового производства, отвечающая всем вышеперечисленным требованиям:
| Параметр | Точность Инвестиционное литье | Механическая обработка/Сварка | Литье в песок |
|---|---|---|---|
| Точность размеров | CT4–CT6 (±0,05–0,1 мм) | ±0,1–0,5 мм | CT8–CT10 (±0,5–1,0 мм) |
| Шероховатость поверхности | Ра 1,6–3,2 мкм | 3,2–6,3 мкм | 12,5–25 мкм |
| Сложные каналы | Цельнолитное изготовление | Сварные соединения (высокий риск утечки) | Ограниченная простая геометрия |
| Толщина стенки | 0,5–0,8 мм | ≥2 мм | ≥3 мм |
| Риск утечки | Ноль (без сварных швов) | Высокий (разрушение сварного шва) | Средняя (пористость) |
| Плотность материала | Плотный, непористый | Напряжение, вызванное механической обработкой | Высокая пористость |
*Данные взяты из Интернета.*
2.3 Ключевые компоненты систем жидкостного охлаждения, изготовленные методом прецизионного литья по выплавляемым моделям
Колекторы/распределители жидкостного охлаждения: из нержавеющей стали марки 316L, многоканальные, прошедшие гелиевую проверку на герметичность с нулевым показателем утечки.
Быстроразъемные соединители: тонкостенные, с жесткими допусками (±0,05 мм) для автоматической сборки.
Корпуса шаровых кранов Interlock: сложная внутренняя конструкция, расчетное давление 1,6–2 МПа, цельное литье (без сварных швов).
Холодные пластины/микроканальные радиаторы: микроканалы шириной 0,5–2 мм, тонкостенная конструкция для улучшения теплопередачи.
Нагнетательные/возвратные трубы: большого диаметра, с несколькими отверстиями, давление ≥1,6 МПа, микроструктура без усадки.
3. Индивидуальные решения от литейных предприятий, специализирующихся на прецизионном литье
Точность литьё по выплавляемым моделям Производители чипов предлагают комплексные решения, позволяющие решать технические и коммерческие задачи, связанные с жидкостным охлаждением.
3.1 Оптимизация материалов и технологических процессов
Выбор материалов премиум-класса: специализация на нержавеющей стали 316L/316Ti для обеспечения максимальной коррозионной стойкости в средах с гликолем.
Освоение технологии на основе кремнеземного золя: высокоточные восковые модели (±0,05 мм), многослойные керамические оболочки (огнеупорные при температуре 1600 °C и выше) и вакуумное литье для получения плотных отливок без дефектов.
Опыт в области тонкостенных изделий: Стабильное производство изделий с толщиной стенок 0,5–0,8 мм с полным заполнением полости и без образования холодных швов.
3.2 Проектирование с учетом технологичности (DFM) и интеграция
Консолидация компонентов: перепроектирование сварных узлов в цельные литые детали, что позволяет устранить пути утечки и снизить вес на 10–15%.
Оптимизация внутренних каналов: проектирование конформных каналов охлаждения с использованием методов CFD для минимизации перепада давления и повышения эффективности теплообмена.
Точность уплотняемой поверхности: поверхности с шероховатостью Ra ≤ 3,2 мкм в состоянии после литья; вторичная механическая обработка для уплотнения «металл-металл» не требуется.
3.3 Обеспечение качества и тестирование
Проверка на полное отсутствие утечек: проверка герметичности с помощью гелиевой масс-спектрометрии (≤1×10⁻⁷ Па·м³/с) и испытание гидростатическим давлением (2× рабочее давление).
Целостность металла: рентгеновский и компьютерно-томографический контроль стали 100% на наличие пористости, усадки и включений; контроль размеров стали 100% с помощью координатно-измерительной машины (КИМ).
Сертификация материалов: полная прослеживаемость (MTR), идентификация материалов (PMI) и испытания на коррозионную стойкость (солевой туман, погружение в гликоль).
3.4 Масштабируемое производство и экономическая эффективность
Технология Near-Net-Shape (NNS): требует на 30–60 % меньше механической обработки, чем заготовка; сокращение отходов материала (коэффициент использования материала составляет 70–90 %).
Гибкие производственные мощности: от изготовления небольших партий прототипов (10–100 шт.) до массового производства (более 10 000 шт./месяц) с неизменно высоким качеством.
Короткие сроки изготовления: 30% — более быстрая доставка по сравнению с традиционной механической обработкой; повторное использование восковых моделей и оптимизированное производство оболочек.
4. Заключение и перспективы
Сфера межсоединений для жидкостного охлаждения готова к стремительному росту, становясь основой инфраструктуры искусственного интеллекта и энергетики. Точность инвестиционные отливки являются ключевой технологией, обеспечивающей возможность массового производства герметичных высокоточных гидравлических компонентов, отвечающих строгим эксплуатационным требованиям отрасли.
Литейные предприятия, специализирующиеся на прецизионном литье по выплавляемым моделям, являются не просто поставщиками, а стратегическими партнерами, предлагающими оптимизированные материалы, комплексные проектные решения и строгий контроль качества. По мере ускорения внедрения жидкостного охлаждения спрос на прецизионные отливки методом литья по выплавляемым моделям будет расти со среднегодовым темпом роста 80%+ (2026–2028 гг.), укрепляя их роль в качестве “сосудистой системы” эпохи жидкостного охлаждения.
Нинбо Суйцзинь Машинные технологии Лтд. компания добилась прорыва в ряде передовых технологий прецизионного литья по выплавляемым моделям в сфере систем жидкостного охлаждения, наладила сотрудничество с множеством заказчиков и предлагает клиентам по всему миру индивидуальные решения в области прецизионного литья для систем жидкостного охлаждения.
