Esqueça os ventiladores: trocador de calor impresso em 3D promete reduzir o impacto energético da IA
Usando a impressão 3D para criar geometrias internas complexas, esse protótipo reduz o uso geral de material e melhora significativamente a eficiência da transferência de calor.
Somente nos próximos cinco anos, as empresas investirão quase US$ 7 trilhões em data centers em todo o mundo, impulsionadas pela enorme demanda por IA. Espera-se que esses data centers dobrem seu consumo de energia nesse período, sendo uma parte substancial dessa energia dedicada aos sistemas de resfriamento para remover o calor do hardware de alto desempenho densamente compactado.
Uma nova solução de resfriamento impressa em 3D não só é mais eficiente em termos de energia, como também remove melhor o calor dos componentes.
Desenvolvido pelo Danish Technologial Institute (Instituto Tecnológico Dinamarquês) e pela startup dinamarquesa Heatflow, juntamente com parceiros internacionais, esse protótipo de componente de resfriamento impresso em 3D, feito sob medida para data centers e sistemas de computação de alto desempenho, opera sem bombas ou ventiladores. Ele tem o potencial de tornar o excesso de calor utilizável em sistemas de aquecimento locais.
Resfriamento bifásico passivo sem bombas
A nova solução utiliza um sistema de resfriamento passivo de duas fases baseado no “princípio do termossifão”, no qual um fluido refrigerante evapora em uma superfície quente, sobe naturalmente, condensa em outra região e retorna por ação da gravidade. Isso significa que não é necessário nenhum aporte de energia para fazer o fluido circular, reduzindo o consumo energético das operações de resfriamento.
Em testes, o protótipo alcançou uma capacidade de resfriamento de 600 watts, superando a meta original de 400 watts, o que demonstra que a abordagem não apenas economiza energia, mas também remove o calor dos componentes de forma eficiente.
A impressão 3D permite a integração e a confiabilidade
Embora os desenvolvedores não neguem que o componente possa ser feito por outro método de fabricação, eles escolheram a impressão 3D de metal por sua capacidade de integrar vários componentes complexos em um evaporador de alumínio de peça única. O design garante menos vazamentos e tem um maior potencial de reciclagem por usar um único material.
Uma descoberta central do projeto é que a nova solução extrai calor a temperaturas entre 60 °C e 80 °C, que são altas o suficiente para alimentar diretamente as redes de aquecimento distrital e fornecer aquecimento para residências, edifícios ou fábricas localizadas próximas ao data center. Isso representa uma mudança significativa em relação ao resfriamento de ar tradicional em servidores, que normalmente dissipa o calor em temperaturas muito mais baixas que não são adequadas para reutilização.
Benefícios ambientais e detalhes do projeto
O uso da impressão 3D também reduz o uso geral de materiais em comparação com as soluções convencionais de múltiplos componentes. Embora o projeto ainda esteja em um estágio de demonstração, as análises do ciclo de vida indicam possíveis reduções nas emissões totais de CO2 de 25% a 30% por unidade em comparação com as soluções convencionais.
O trocador de calor é resultado do projeto AM2pC (Novel two-phase cooling systems for data centres through additive manufacturing), um projeto de pesquisa europeu (2023–2025) voltado ao desenvolvimento de soluções de resfriamento passivo altamente eficientes, produzidas por impressão 3D, para data centers e computadores de alto desempenho. Entre os parceiros estão a Open Engineering (Bélgica) e o Fraunhofer IWU (Alemanha), além da Heatflow e do Instituto Tecnológico Dinamarquês.
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