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3D-Metalldruck von Kühlkomponenten 3D-Druck optimiert Flüssigkeitskühlung für das KI-Zeitalter

Ein Gastkommentar von Scott Green* 2 min Lesedauer

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Leistungen per Rack, mit denen man erst für 2030 gerechnet hat, werden von GPU-Systemen schon heute übertroffen. Flüssigkeitskühlung setzt sich damit verstärkt durch, muss aber mehr Bauteile gleichmäßig kühlen können. Metall-3D-Druck von Kühlkomponenten liefert hier Antworten – mit komplexen Geometrien und deutlich größerer Kühloberfläche bei kompakter Bauweise.

Symbolbild: Metallbasierte additive Fertigung kann kompakte und zugleich geometrisch komplexe Kühlelemente mit größeren Kühloberflächen für leistungsdichte Racks realisieren.(Bild: Midjourney / KI-generiert)
Symbolbild: Metallbasierte additive Fertigung kann kompakte und zugleich geometrisch komplexe Kühlelemente mit größeren Kühloberflächen für leistungsdichte Racks realisieren.
(Bild: Midjourney / KI-generiert)

Noch vor einem Jahr rechneten Experten damit, dass Rechenzentren bis 2030 die Marke von 100 Kilowatt pro Rack knacken würden. 2025 wurde klar: Es geht deutlich schneller. Ein „Nvidia DGX GB200 NVL72“-System mit 72 „Blackwell“-GPUs benötigt bereits bis zu 140 Kilowatt per Rack. Das ist fünfmal mehr als bei den bisherigen KI-Systemen und zehnmal mehr als bei herkömmlichen CPU-Racks.

Die Konsequenz: Rechenzentren müssen beim Thema Kühlung umdenken. Luftkühlung stößt an ihre Grenzen, Flüssigkühlung setzt sich durch. Gefragt sind kompakte Lösungen, die trotz hoher Leistungsdichte zuverlässig funktionieren.

Mehr Leistung, mehr Komplexität

Mit der steigender Rechenleistung wird auch die Technik dahinter komplexer. Neue Chip-Designs verteilen die Wärme auf mehrere Bauteile gleichzeitig – etwa CPU, GPU und RAM. Ein einzelner Kühlkörper reicht dafür meist nicht mehr aus.

Das stellt neue Anforderungen an das Design. Die Kühlung muss über mehrere Bereiche hinweg gleichmäßig funktionieren – und das bei immer weniger Platz. Gleichzeitig sollen die Systeme einfacher werden: weniger Teile, weniger Aufwand bei Montage und Logistik, weniger Fehlerquellen.

Auch die Komponenten rundherum – wie Kühlverteiler und Wärmetauscher – stoßen an ihre Grenzen. Sie sollen mehr leisten, dürfen aber nicht größer werden. Gefragt sind kompakte, leise und trotzdem leistungsstarke Lösungen.

3D-Druck liefert passende Antworten

An dieser Stelle kommt der 3D-Druck ins Spiel. Die metallbasierte additive Fertigung wird in der Halbleiterbranche schon seit Jahren eingesetzt und eignet sich genau für diese Art von Herausforderungen. Im Vergleich zu herkömmlicher Fertigung lassen sich damit deutlich komplexere Geometrien bei der Herstellung von Kühlkomponenten für Rechenzentren realisieren und damit bis zu 500-mal mehr Kühloberfläche schaffen, ohne dass das Bauteil größer wird. Auch die Temperaturstabilität wird schneller erreicht und die Kühlleistung fällt gleichmäßiger aus.

Gerade bei teurer Spezialhardware für KI – also so genannter Capital Compute Hardware – zählen nicht nur Effizienz und Performance, sondern auch Zuverlässigkeit. Lecks oder Ausfälle sind hier nicht nur ärgerlich, sondern unter Umständen geschäftskritisch. Auch hierbei können Lösungen mit einer additiven Fertigung helfen. Die Vorteile:

  • Weniger Einzelteile, weniger Montage-Aufwand, weniger Fehlerquellen
  • Kühlblöcke mit bis zu 500 Prozent mehr Oberfläche, bei gleichem Volumen
  • Deutlich kürzere Fertigungszeiten und verbesserte Betriebssicherheit

Rechenzentren müssen ihre Infrastruktur zügig an die steigenden Leistungsanforderungen anpassen – vor allem im Bereich Kühlung. Additive Fertigung bietet dafür schon heute praxisnahe Lösungen, die sich im Betrieb bewähren: effizient, kompakt und technisch auf dem neuesten Stand.

*Der Autor
Scott Green ist Solutions Leader bei 3D Systems. Der Hardwarehersteller bietet 3D-Drucker für die Fertigung metallischer Kühlkomponenten an sowie additiv gefertigte Kühlblöcke und -Verteiler. Letztere produziere 3D Systems „inzwischen in Stückzahlen von bis zu 500.000 Einheiten pro Jahr – skalierbar und für unterschiedliche Anforderungen angepasst“, so Green.

Bildquelle: 3D Systems

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