¿Cómo fabricar bloques de agua?

El mundo de la computación de alto rendimiento ha evolucionado mucho más allá de la simple refrigeración por aire.tanto los entusiastas como los profesionales recurren a la refrigeración líquida para mantener la estabilidad y la longevidadEn el corazón de cada circuito de refrigeración de líquidos está el bloque de agua, un intercambiador de calor de ingeniería de precisión diseñado para transferir energía térmica de un troquel de silicio a un medio líquido fluido.La fabricación de estos componentes requiere una mezcla sofisticada de la ciencia de los materialesEsta guía explora el complejo proceso de creación de bloques de agua personalizados, desde la concepción inicial hasta el producto terminado.

Comprender los fundamentos de la transferencia de calor

Antes de cortar el primer trozo de metal, un diseñador debe entender cómo funciona un bloque de agua.El objetivo principal es maximizar el área de superficie en contacto con el refrigerante al tiempo que se minimiza la restricción del flujoEsto se logra a través de una "placa fría", que es la base del bloque de agua que se sienta directamente en la CPU o GPU.

Los bloques de agua modernos utilizan matrices de micro aletas –canles diminutos a menudo de menos de 0,2 mm de ancho– para aumentar el área de superficie.que acelera el fluido y crea turbulenciaEsta turbulencia es esencial porque rompe la "capa de borde laminar", una película delgada de líquido estático que actúa como aislante.Asegurándose de que el agua se mezcla constantemente cuando golpea las aletas, el calor puede ser eliminado mucho más eficientemente.

Selección del material: cobre contra aluminio

Para soluciones personalizadas de gama alta, el cobre de alta conductividad libre de oxígeno (OFHC) es el estándar de la industria.El cobre posee una conductividad térmica de aproximadamente 401 W/mK, por lo que es uno de los conductores de calor más eficaces disponibles a un precio razonable.

Si bien el aluminio es más ligero y barato, rara vez se utiliza en bucles personalizados de gama alta debido a su menor conductividad térmica (alrededor de 205 W/mK) y, lo que es más importante, el riesgo de corrosión galvánica.Cuando el cobre y el aluminio están presentes en el mismo circuito líquido, se produce una reacción electroquímica que eventualmente se come el metal, lo que conduce a fugas y fallas de componentes.La mayoría de los fabricantes de alta calidad se adhieren al cobre para la placa de frío y el latón, acetal (POM) o acrílico (PMMA) para la carcasa superior.

La fase de diseño y creación de prototipos

La fabricación comienza en el ámbito digital. Los ingenieros utilizan software de diseño asistido por computadora (CAD) para modelar el bloque.Se ejecutan simulaciones de Dinámica de Fluidos Computacionales (CFD) para predecir cómo el agua se moverá a través de los canalesEstas simulaciones ayudan a identificar "zonas muertas" donde el agua puede estancarse y sobrecalentarse, lo que permite al diseñador refinar la densidad de las aletas y la trayectoria del flujo antes de que comience la producción física.

Una vez finalizado el diseño, a menudo se crea un prototipo. En algunos casos, esto implica la impresión en 3D de la carcasa para verificar el ajuste con componentes de la placa base como condensadores y disipadores de calor VRM.Dado que cada placa base y GPU PCB tiene un diseño únicoLa fabricación "a medida" implica a menudo adaptar el soporte de montaje y la placa base para eliminar estos obstáculos físicos.

Mecanizado CNC de precisión

La fabricación real de la placa fría de cobre se realiza casi exclusivamente mediante fresado CNC (Computer Numerical Control).

1. Frente y Cuadrado:Una losa de cobre en bruto se monta en el lecho CNC y se enfrenta para garantizar una superficie perfectamente plana.

2. Cortar el canal:Un huso de alta velocidad utiliza fresas de extremo especializadas, algunas tan pequeñas como 0,1 mm, para tallar los microcanales en el cobre.El calor generado puede hacer que el cobre "gume" el trozo, por lo que se requiere una lubricación y enfriamiento constantes.

3. La ranura del anillo O:Se corta un canal preciso alrededor del perímetro del bloque. Esta ranura tendrá un anillo O de caucho (generalmente EPDM o Viton) que evita que el líquido se escape entre la base y la parte superior.

4. Terminando la Base:El lado de la placa fría que toca la CPU debe ser lo más plano posible.garantizar el máximo contacto con el dispersor de calor integrado del procesador (IHS).

Creando las mejores viviendas

Mientras que la parte inferior del bloque se trata del rendimiento, la parte superior a menudo se trata de la estética y el enrutamiento.

• Acrílico (PMMA):Transparente, permitiendo a los usuarios ver el refrigerante y cualquier iluminación RGB integrada. Requiere un mecanizado cuidadoso para evitar grietas y debe ser pulido después de cortar para recuperar su claridad.

• Acetales (POM):Un plástico industrial conocido por su resistencia y resistencia térmica. Es opaco (generalmente negro o blanco) y es preferido por los usuarios que prefieren un aspecto "invisible" o desean la máxima durabilidad.

• Las demás:Algunos bloques ultra-premium utilizan una parte superior metálica, lo que añade un peso significativo y una sensación premium, aunque es más costoso de maquinizar.

La parte superior está mecanizada con puertos roscados G1/4", que son el estándar de la industria para accesorios de refrigeración de líquido.

Tratamiento de la superficie: electroplataje

Para evitar que el cobre se oxide (lo que lo convierte en un marrón o verde opaco con el tiempo), la mayoría de los fabricantes aplican un tratamiento de superficie.

Las placas de cobre se sumergen en un baño químico donde una fina capa de níquel se deposita en la superficie mediante una corriente eléctrica.Esto no sólo protege el cobre de la corrosión y la mancha, sino que también proporciona unaAlgunos fabricantes de boutiques también ofrecen revestimiento de oro o rodio para construcciones de lujo extremo.

Ensamblaje y control de calidad

La etapa final de fabricación es el ensamblaje. El anillo O se coloca en su ranura, la placa de chorro (generalmente una delgada pieza de acero inoxidable) se coloca sobre las aletas,y la carcasa superior está atornillado a la base.

El control de calidad es la parte más estresante del proceso.El bloque se sella y se llena de aire o agua a una presión significativamente mayor que la que experimentará en un circuito PCSi el bloque puede mantener esa presión durante un período de tiempo determinado sin una caída, se considera "a prueba de fugas".

Finalmente, los bloques se limpian de cualquier aceite de mecanizado o huellas dactilares, se sellan al vacío para evitar la oxidación durante el envío y se empaquetan con hardware de montaje y pasta térmica.

El futuro de la fabricación de bloques de agua

A medida que miramos hacia adelante, el proceso de fabricación está comenzando a incorporar la impresión 3D de metal (sinterizado por láser de metal directo).La impresión 3D permite geometrías internas, como canales internos curvos o alturas de aleta variables, que son imposibles de crear con un molino CNC tradicional de 3 o incluso 5 ejes.Esto podría conducir a soluciones de enfriamiento aún más eficientes a medida que las densidades de los chips continúan aumentando.

La fabricación de un bloque de agua es una combinación de procesos industriales pesados y arte delicado.Es la pieza central de su máquina., que representa el pináculo de la tecnología de refrigeración y la expresión personal.uno puede apreciar verdaderamente la ingeniería requerida para mantener nuestro mundo digital moderno funcionando fresco.