DE102021127507A1

DE102021127507A1 - Speicher-kühler

Info

Publication number: DE102021127507A1
Application number: DE102021127507.5A
Authority: DE
Inventors: John Franz; Ernesto Ferrer; Tahir Cader
Original assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Current assignee: Hewlett Packard Enterprise Development LP
Priority date: 2021-08-11
Filing date: 2021-10-22
Publication date: 2023-02-16
Also published as: CN115705084A; US20230047496A1; US11877422B2

Abstract

Ein Speicherkühler umfasst eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung und ein Paar von Endkappen. Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung umfasst Wärmeübertragungsrohre, einen ersten Endblock, einen zweiten Endblock, eine Einlasskammer, eine Auslasskammer, einen Einlass und einen Auslass. Der erste und der zweite Endblock sind strukturell mit jedem der Wärmeübertragungsrohre verbunden. Die Einlass- und Auslasskammern werden teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock begrenzt. Jede der Einlass- und Auslasskammern ist strömungstechnisch mit dem jeweiligen Flüssigkeitsströmungskanal des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs verbunden. Die jeweiligen Strömungskanäle, mit denen die Einlass- und Auslasskammern verbunden sind, können gleich oder unterschiedlich sein, um entweder einen direkten oder einen serpentinenförmigen Strömungsweg zu definieren. Jede Endkappe ist an einem der beiden Endblöcke befestigt, um zusammen mit dem ersten Endblock und dem zweiten Endblock die Einlasskammer und die Auslasskammer zu bilden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
Nicht anwendbar.
ERKLÄRUNG ZU STAATLICH GEFÖRDERTEN FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
Nicht anwendbar.
HINTERGRUND
In diesem Abschnitt dieses Dokuments werden Informationen über und/oder aus dem Stand der Technik vorgestellt, die den Kontext für den hier beschriebenen und/oder im Folgenden beanspruchten Gegenstand liefern oder mit ihm in Zusammenhang stehen können. Er liefert Hintergrundinformationen, um ein besseres Verständnis der verschiedenen Aspekte der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Es handelt sich also um eine Erörterung des „verwandten“ Standes der Technik. Die Tatsache, dass dieser Stand der Technik verwandt ist, bedeutet keineswegs, dass er auch „früherer“ Stand der Technik ist. Der verwandte Stand der Technik kann, muss aber nicht Stand der Technik sein. Die Erörterung in diesem Abschnitt des Dokuments ist in diesem Sinne zu verstehen und nicht als Eingeständnis des Standes der Technik.
Die Entwicklung der Rechenleistung im Zuge des Fortschritts der Rechentechnologie ist in vielerlei Hinsicht eine Funktion des ständig steigenden Stromverbrauchs größerer, leistungsfähigerer Rechengeräte und -systeme. Insbesondere Hochleistungs-Computersysteme („HPC“) sind von diesem erhöhten Stromverbrauch betroffen. Ein höherer Stromverbrauch geht in der Regel mit einer höheren Wärmeentwicklung einher. Wärme kann sich auf die Betriebseffizienz und die Lebensdauer elektronischer Komponenten auswirken. Die Konstrukteure von Computergeräten untersuchen und implementieren daher Techniken zur Ableitung überschüssiger Wärme, die von elektronischen Komponenten erzeugt wird, um die Betriebsbedingungen innerhalb der Spezifikationen zu halten. Da die Wärmeentwicklung in neueren Designs für Computergeräte zunimmt, wird ständig nach neuen Techniken und Geräten für die Verwaltung und Entsorgung von überschüssiger Wärme gesucht.
Figurenliste
Zum Verständnis der Erfindung wird auf die folgende Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verwiesen, in denen gleiche Elemente durch gleiche Bezugsziffern gekennzeichnet sind und in denen:

ist eine perspektivische, zusammengesetzte Ansicht eines Speicherkühlers gemäß einem oder mehreren hier offengelegten Beispielen.
ist eine perspektivische Explosionsansicht des Speicherkühlers aus .
zeigt ein spezielles Beispiel eines Wärmeübertragungsrohrs, wie es in dem Beispielspeicherkühler von bis verwendet werden kann.
zeigt ein zweites spezielles Beispiel eines Wärmeübertragungsrohrs, das alternativ zu dem in gezeigten in dem Beispielspeicherkühler von bis verwendet werden kann.
zeigt eine Baugruppe, die den Speicherkühler aus - 2 und mindestens eine gedruckte Schaltungsbaugruppe („PCA“) enthält.
ist eine Explosionsdarstellung der PCA aus .
In sind ausgewählte Aspekte der Blattfedern des PCA in dargestellt.
veranschaulicht die Montage der PCA(s) aus auf der Hauptplatine sowie den mechanischen Eingriff und die thermische Kopplung der PCA(s) mit den Wärmeübertragungsrohren.
ist eine Draufsicht auf eine Baugruppe wie die in , die teilweise entlang der Linie 7-7 in geschnitten ist und einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt.
veranschaulicht ein System, mit dem ein Speicherkühler wie der Speicherkühler aus bis entworfen und hergestellt werden kann.
ist ein Blockdiagramm, das ein spezielles Beispiel für eine Entwurfsstation zeigt, wie sie im System von implementiert werden kann.
ist ein Blockdiagramm, das ein spezielles Beispiel für einen 3D-Drucker zeigt, wie er im System von implementiert werden kann.
veranschaulicht ein Herstellungsverfahren, wie es in einem oder mehreren Beispielen der vorliegenden Offenbarung umgesetzt werden kann.
ist eine Draufsicht auf eine andere geteilte Baugruppe, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt.
ist eine Draufsicht auf eine andere geteilte Baugruppe, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt.
ist eine Draufsicht auf eine andere geteilte Baugruppe, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt.

Während die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen geeignet ist, zeigen die Zeichnungen spezifische Beispiele, die hier im Detail beschrieben sind. Es sollte jedoch verstanden werden, dass die Beschreibung spezifischer Beispiele nicht dazu dient, die Erfindung auf die angegebenen Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken soll, die in den Geist und den Anwendungsbereich der Erfindung fallen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden illustrative Beispiele des beanspruchten Gegenstands beschrieben. Im Interesse der Klarheit werden in dieser Spezifikation nicht alle Merkmale einer tatsächlichen Implementierung beschrieben. Es wird deutlich, dass bei der Entwicklung einer solchen konkreten Implementierung zahlreiche implementierungsspezifische Entscheidungen getroffen werden müssen, um die spezifischen Ziele der Entwickler zu erreichen, wie z. B. die Einhaltung systembezogener und geschäftsbezogener Einschränkungen, die von einer Implementierung zur anderen variieren werden. Darüber hinaus wird deutlich, dass ein solcher Entwicklungsaufwand, auch wenn er komplex und zeitaufwendig ist, für Fachleute, die über die Vorteile dieser Offenbarung verfügen, ein Routineunternehmen ist.
Viele Computersysteme verwenden Double Data Rate („DDR“) und Synchronous Dynamic Random-Access Memory („SDRAM“). Eine weit verbreitete und beliebte Variante des DDR-Speichers ist DDR4, so genannt, weil sie als vierte Generation des DDR-Speichers gilt. Die Industrie ist dabei, auf DDR5 umzusteigen, der als fünfte Generation angesehen wird, als Teil der oben erwähnten Entwicklung von Computersystemen. Sowohl DDR4 als auch DDR5 werden durch eine oder mehrere Industrienormen definiert.
Sowohl DDR4 als auch DDR5 werden häufig in so genannten Dual-Inline-Speichermodulen („DIMMs“) eingesetzt. In diesem Zusammenhang hat der Begriff „Modul“ für Fachleute eine bestimmte strukturelle Bedeutung, nämlich eine Vielzahl von integrierten Schaltkreisen („IC“) und unterstützender Elektronik, die auf einer gedruckten Schaltung („PCB“) montiert sind. Im Falle eines Speichermoduls wie einem DIMM sind die IC-Chips Speicherchips. In anderen Fällen kann es sich bei einem Modul beispielsweise um ein Verarbeitungsmodul handeln, in dessen Mittelpunkt eine Verarbeitungsressource und nicht eine Speicherressource steht. Solche Module können auch allgemeiner als gedruckte Schaltungsbaugruppe („PCA“) bezeichnet werden. Schließlich kann eine Sammlung von PCAs und unterstützenden Elementen, die auf einer „Hauptplatine“ montiert sind, manchmal allgemein als „Rechenmodul“ oder „Rechenknoten“ bezeichnet werden.
Die Anforderungen an die Kühlung von DDR4-DIMMs auf DDR5-DIMMs haben sich drastisch erhöht. So kann beispielsweise der Stromverbrauch von DDR5 um mindestens 100 % steigen, von 6-9 W bei DDR4 auf 12-20 W bei DDR5. Bei DDR5-DIMMs kann sich auch der Abstand um 20 % von 9,4 mm bei DDR4 auf 7,4 mm bei DDR5 verringern. Darüber hinaus kann sich bei DDR5 die Anzahl der DIMMs pro CPU erhöhen, und zwar von 8 DIMMs pro CPU bei DDR4 auf bis zu 12 DIMMs pro CPU bei DDR5. Darüber hinaus werden die CPU-Sockel immer größer, wodurch sich der Platz für die DIMMs verringert, und die PCA-Routing-Beschränkungen verlagern den Speicher näher an die äußeren Ränder des Rechenknotens. Darüber hinaus werden die Zielwerte für die Temperatur der Systemflüssigkeit (Eintritt in die flüssigkeitsgekühlte IT-Hardware) von 32 °C auf 27°C steigen, und die Möglichkeit, den Flüssigkeitsdurchfluss pro Rechenknoten zu erhöhen, wird begrenzter sein.
Diese Steigerungen des Stromverbrauchs, der Anzahl und der Dichte der Komponenten führen zu einer erhöhten Wärmeentwicklung. Das oben beschriebene Wärmemanagement wird dadurch schwieriger und stellt eine Herausforderung für die derzeit zu diesem Zweck eingesetzten Techniken dar. Die Industrie hat auf flüssigkeitsgekühlte DIMMs für HPC-Systeme zurückgegriffen, die eine Vielzahl von Wärmemanagementvorrichtungen zur Zirkulation und Zufuhr von flüssigem Kühlmittel verwenden. Die vorherrschende Fertigungstechnik ist die Verwendung von maschinell bearbeiteten Kupferteilen, die an zahlreichen Stellen zusammengelötet oder-geschweißt werden, was zu einer großen Anzahl potenzieller Leckstellen führt. Die maschinell bearbeiteten Kupferlösungen sind außerdem schwer, teuer und arbeitsintensiv in der Montage.
Die vorliegende Offenlegung bietet einen Speicherkühler, der einige oder alle der oben genannten Probleme löst. In verschiedenen Beispielen wird ein Speicherkühler bereitgestellt, der nur drei Teile umfasst, von denen jedes aus rostfreiem Stahl 3D-gedruckt sein kann. In anderen Beispielen können andere additive Fertigungsverfahren sowie andere Materialien verwendet werden, wie weiter unten genauer beschrieben. Der Großteil des Speicherkühlers ist eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung. Wie hier verwendet, bedeuten Begriffe wie „einheitlich“ und „strukturell integriert“, dass die Wärmeübertragungsvorrichtung aus einem einzigen Teil hergestellt ist.
Insbesondere umfasst ein Speicherkühler eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung und ein Paar Endkappen. Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, einen ersten Endblock, einen zweiten Endblock, eine Einlasskammer, eine Auslasskammer, einen Einlass zur Einlasskammer und einen Auslass aus der Auslasskammer. Jedes Wärmeübertragungsrohr hat ein erstes Rohrende und ein zweites Rohrende und definiert einen entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal.
Der erste Endblock und der zweite Endblock sind mit jedem der mehreren Wärmeübertragungsrohre an den jeweiligen ersten und zweiten Rohrenden des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs strukturell integriert. Die Einlasskammer wird teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock begrenzt, und die Einlasskammer ist mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal mindestens eines der Wärmeübertragungsrohre strömungstechnisch verbunden. Die Auslasskammer wird teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock begrenzt, und die Auslasskammer ist mit mindestens einem Flüssigkeitsströmungskanal mindestens eines der Wärmeübertragungsrohre strömungstechnisch verbunden. Jede Endkappe ist an einem der beiden Endblöcke befestigt, um in Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Endblock die Einlasskammer und die Auslasskammer zu bilden.
In einem zweiten Beispiel umfasst eine Baugruppe eine Host-Leiterplatte („PCB“), einen Speicherkühler und eine Vielzahl von Speicherkarten. Bei den Speicherkarten kann es sich in verschiedenen Beispielen um Dual-Inline-Speichermodule („DIMMs“) handeln. Die Speicherkarten werden in die Hauptplatine eingesteckt, wobei jede Speicherkarte in einem entsprechenden Steckplatz angeordnet ist, der durch die Wärmeübertragungsrohre der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung definiert ist. Der Speicherkühler umfasst eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung und ein Paar von Endkappen, wie unmittelbar oben beschrieben.
In einem anderen Beispiel umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Speicherkühlers die Entwicklung eines digitalen, dreidimensionalen („3D“) Modells eines Speicherkühlers mit einer einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, einer ersten Endkappe und einer zweiten Endkappe; die Herstellung der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe unter Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses; und das Anbringen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe an der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung. Der Speicherkühler umfasst eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung und ein Paar von Endkappen, wie oben unmittelbar beschrieben.
Der nachstehend beanspruchte Gegenstand wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Verschiedene Strukturen, Systeme und Vorrichtungen sind schematisch in den Zeichnungen nur zu Erklärungszwecken dargestellt und um die vorliegende Erfindung nicht mit Details zu verdecken, die dem Fachmann gut bekannt sind. Die beigefügten Zeichnungen dienen jedoch dazu, anschauliche Beispiele der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und zu erläutern, um das Verständnis der nachstehenden Ansprüche zu fördern. Der beanspruchte Gegenstand ist jedoch nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt.
ist eine perspektivische, zusammengesetzte Ansicht eines Speicherkühlers 100 gemäß einem oder mehreren hierin offengelegten Beispielen und ist eine perspektivische, explodierte Ansicht des Speicherkühlers 100 von . Der Speicherkühler 100 umfasst eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102, eine erste Endkappe 104 und eine zweite Endkappe 106. Wie in am besten zu sehen ist, wird die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 aus einem einzigen Stück gefertigt, wie weiter unten erläutert wird. Daher besteht der Speicherkühler 100 in diesem Beispiel nur aus drei Teilen (d. h. der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung 102 mit zwei Endkappen 104, 106).
Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 umfasst eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 108, einen ersten Endblock 110, einen zweiten Endblock 112, ein Paar von Seitenschienen 114 und eine mittlere Schiene 116. Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 ist aus einem einzigen Stück gefertigt. Dementsprechend sind die Wärmeübertragungsrohre 108, die Seitenschienen 114 und die Mittelschiene 116 alle strukturell mit dem ersten Endblock 110 und dem zweiten Endblock 112 verbunden. Diese Herstellung erfolgt mit einem additiven Fertigungsverfahren, wie z. B. einem dreidimensionalen („3D“) Druckverfahren, das weiter unten beschrieben wird. Die Wärmeübertragungsrohre 108, die Seitenschienen 114 und die Mittelschiene 116 definieren eine Vielzahl von Schlitzen 117 (nur einer ist angegeben), in denen gedruckte Schaltungsbaugruppen („PCAs“) - wie z. B. DIMMS - angeordnet werden können, wie weiter unten in Bezug auf die 6A-6C erläutert.
Wie in am besten dargestellt, ist jedes Wärmeübertragungsrohr 108 in diesem speziellen Beispiel ein Wärmeübertragungsrohr mit einem abgerundeten, rechteckigen Querschnitt 306. Alternative Beispiele können jedoch auch Querschnitte mit anderen Geometrien aufweisen. Jedes Wärmeübertragungsrohr 108 hat ein erstes Rohrende 300 und ein zweites Rohrende 302, die jeweils einen Flüssigkeitsströmungskanal 304 dazwischen bilden. Der Flüssigkeitsströmungskanal 304 befindet sich im Inneren des Körpers des Wärmeübertragungsrohrs 108, ist hier jedoch aus Gründen der Übersichtlichkeit in ununterbrochenen Linien dargestellt. Wie weiter unten in Bezug auf 7 erläutert wird, fließt während des Betriebs ein flüssiges Kühlmittel durch den Flüssigkeitsströmungskanal 304, um die von den elektronischen Komponenten erzeugte Wärme abzuführen. Das Wärmeübertragungsrohr 108 enthält außerdem eine optionale Aussparung 310, um die Höhe der elektronischen Komponenten des DIMMs auszugleichen.
In einigen Beispielen kann die Innenfläche des Flüssigkeitsströmungskanals Oberflächenerweiterungen aufweisen, um die Wärmeübertragung zu fördern. In ist ein solches Beispiel dargestellt, bei dem ein Wärmeübertragungsrohr 108a einen Flüssigkeitsströmungskanal 304a definiert. Die Innenfläche 400 des Flüssigkeitsströmungskanals 304a weist eine Vielzahl von Oberflächenerweiterungen 402 auf. In dem dargestellten Beispiel sind die Oberflächenerweiterungen „Rippen“ und können zusammen als „Rippenanordnung“ bezeichnet werden. In anderen Beispielen können auch andere Arten von Oberflächenerweiterungen verwendet werden. So können beispielsweise in einigen Beispielen Rippen oder Knöpfe anstelle von Flossen verwendet werden. Die Anzahl und die räumliche Verteilung der Oberflächenerweiterungen sind implementierungsspezifisch und hängen von den gewünschten Wärmeübertragungs- und Strömungseigenschaften ab und können durch Modellierung oder auf andere Weise bestimmt werden.
Wie in den bis dargestellt, ist der erste Endblock 110 strukturell in jedes der mehreren Wärmeübertragungsrohre 108 integriert. Insbesondere ist der erste Endblock 110 strukturell an einem jeweiligen ersten Rohrende 300 der Wärmeübertragungsrohre 108 integriert. Der zweite Endblock 112 ist mit jedem der Wärmeübertragungsrohre 108 an einem jeweiligen zweiten Rohrende 302, wie in dargestellt, baulich integriert. Somit ist die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 „einheitlich“ in dem Sinne, dass der erste und der zweite Endblock 110, 112 jeweils strukturell mit jedem der Wärmeübertragungsrohre 108 integriert sind, so dass sie als ein einziges Stück hergestellt wird.
Der erste Endblock 110 definiert teilweise eine Zirkulationskammer (in dargestellt), die mit jedem der jeweiligen Flüssigkeitsströmungskanäle 304, die durch jedes der strukturell integrierten Wärmeübertragungsrohre 108 definiert sind, in Fluidverbindung steht. Der zweite Endblock 112 definiert teilweise eine Einlasskammer 200, die mit einem ersten Teil der Flüssigkeitsströmungskanäle 304 fluidisch verbunden ist, und eine Auslasskammer 202, die mit einem zweiten Teil der Flüssigkeitsströmungskanäle 304 fluidisch verbunden ist. Der zweite Endblock 112 umfasst auch einen Einlassschlauchstutzen 206 und einen Auslassschlauchstutzen 208, wie in dargestellt. Der Einlassschlauchstutzen 206 und der Auslassschlauchstutzen 208 sind ebenfalls strukturell mit dem zweiten Endblock 112 verbunden. Es ist zu beachten, dass andere Beispiele eine andere Art von 3D-druckbarer Verbindung verwenden können.
Die Bezeichnungen „Einlass“ und „Auslass“ dienen nur der Übersichtlichkeit und beziehen sich auf die Richtung des Flüssigkeitsstroms durch den Speicherkühler 100 in diesem speziellen Beispiel. In anderen Beispielen kann die Richtung des Flüssigkeitsstroms umgekehrt werden und die Kammer 200 kann die „Auslass“-Kammer und die Kammer 202 die „Einlass“-Kammer werden. Ebenso kann in solchen Beispielen der Schlauchanschluss 206 der „Auslass“-Schlauchanschluss und der Anschluss 208 der „Einlass“-Schlauchanschluss sein.
Wie weiter unten erörtert wird, können der erste Endblock 110 und der zweite Endblock 112 in Verbindung mit der ersten Endkappe 104 und der zweiten Endkappe 106 eine oder mehrere der Einlasskammer 220 und der Auslasskammer 202 und - sofern verwendet - Zirkulationskammer(n) definieren. Die Einlasskammer, die Auslasskammer und die Zirkulationskammer(n) sind strömungstechnisch mit den Strömungskanälen der Wärmeübertragungsrohre 108 verbunden, um den Flüssigkeitsströmungsweg durch den Speicherkühler 100 zu definieren. Der Flüssigkeitsströmungsweg kann in verschiedenen Beispielen entweder direkt oder serpentinenförmig sein, was wiederum bestimmt, welche Kammern mit den jeweiligen Strömungswegen welcher Wärmeübertragungsrohre 108 strömungsmäßig verbunden sind.
Darüber hinaus können sich der Einlass und der Auslass des Strömungsweges je nach Ausführungsbeispiel entweder im ersten Endblock 100 oder im zweiten Endblock 112 befinden. Darüber hinaus können in einigen Beispielen die Einlasskammer und die Auslasskammer zumindest teilweise durch denselben Endblock oder durch verschiedene Endblöcke definiert sein. Beispiele für diese Variationen werden im Folgenden mit Bezug auf die 7 und 12-14 gezeigt und diskutiert.
Die erste Endkappe 104 ist an dem ersten Endblock 110 befestigt, um in Verbindung mit dem ersten Endblock 110 die Zirkulationskammer 202 zu bilden. Die zweite Endkappe 106 wird an dem zweiten Endblock 112 befestigt, um in Verbindung mit dem zweiten Endblock 112 die Einlasskammer 200 zu bilden. Die Befestigung kann beispielsweise und ohne Einschränkung durch Hartlöten, Kleben, Schweißen usw. erfolgen. Die Befestigungstechnik sollte nicht nur für die Zwecke der Befestigung ausgewählt werden, sondern auch für die Fähigkeit, eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zu bewirken, um Lecks des flüssigen Kühlmittels zu verhindern.
Der Speicherkühler 100 kann zur Kühlung einer oder mehrerer PCAs in einer Baugruppe, z. B. einem Computermodul, verwendet werden. In ist eine Baugruppe 500 dargestellt, die den Speicherkühler 100 aus -2 und eine Vielzahl von PCAs 502 enthält. Eine ummantelte PCA 502 ist zur Veranschaulichung aus der Baugruppe 500 herausgenommen. Die Baugruppe 500 in diesem speziellen Beispiel ist ein Rechenmodul, das andere Elektronik (nicht abgebildet) enthalten kann, wie eine oder mehrere Zentraleinheiten („CPUs“) usw., um diese Rolle zu unterstützen.
Die Baugruppe 500 umfasst in diesem Beispiel eine „Host“-Platine 504. Die Hauptplatine 504 wird so genannt, weil sie andere Platinen „beherbergt“ - z. B. Platinen wie die Leiterplatte der ummantelten PCA 502, wie weiter unten erläutert wird. Die Hauptplatine 504 ist eine Leiterplatte („PCB“), die auch Mittel zur elektrischen Verbindung der ummantelten PCAs 502 mit anderen Komponenten der Hauptplatine 504 enthält. Diese Mittel können zum Beispiel und ohne Einschränkung eine Vielzahl von Buchsen und elektrischen Leiterbahnen umfassen, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit und wegen ihrer Allgegenwart in der Technik keine dargestellt sind. Im dargestellten Beispiel umfasst dieses Mittel eine Buchse (nicht dargestellt), die mit dem Randstecker 506 der ummantelten PCA 502 zusammenpasst.
Der Speicherkühler 100 wird auf eine nicht dargestellte Weise an einer Hauptplatine 504 befestigt. Die Montage kann beispielsweise durch Befestigung des Speicherkühlers 100 an der Platine mit nicht gezeigten Befestigungselementen wie Schrauben, Bolzen und dergleichen erfolgen. Der erste Endblock 110 und der zweite Endblock 112 können zu diesem Zweck mit Befestigungslöchern (nicht dargestellt) versehen werden. Es kann jedoch auch jede andere geeignete Befestigungstechnik verwendet werden, die in der Technik bekannt ist.
ist eine Explosionsdarstellung der ummantelten PCA 502 aus . Von Bedeutung für die vorliegende Offenbarung ist, dass die ummantelte PCA 502 eine PCA 600 umfasst, die im dargestellten Beispiel eine Speicherplatine ist. Die PCA 600 umfasst eine Leiterplatte 602, auf der eine Vielzahl von elektronischen Komponenten 604 verschiedener Art, von denen nicht alle angegeben sind, montiert sind. Zu den elektronischen Bauteilen 604 gehört eine Vielzahl von Speichermodulen 606. Die elektronischen Bauteile 604 und der Randstecker 506 sind durch eine Vielzahl elektrischer Leiterbahnen (nicht dargestellt) elektrisch miteinander und über den Randstecker 506 mit anderen Bauteilen (nicht dargestellt) der Hauptplatine 504 verbunden.
Die ummantelte PCA 502 umfasst eine PCA 600, die aus einer Leiterplatte 602 besteht, auf der eine Vielzahl elektronischer Bauteile 604 montiert sind. Im dargestellten Beispiel ist die PCA 600 eine Speicherplatine und die elektronischen Komponenten 604 sind Speichermodule 606 bzw. Kondensatoren 607. Insbesondere sind die Speichermodule 606 DRAM und die PCA 600 ist ein DIMM. In anderen Beispielen kann es sich bei den Speichermodulen 606 auch um eine andere Art von Speichermodul als ein DIMM handeln. Die PCA 600 kann zusätzlich zu den Speichermodulen 606 und den Kondensatoren 607 oder an deren Stelle auch andere Arten von elektronischen Komponenten enthalten.
So kann die PCA 600 beispielsweise auch Induktivitäten (nicht abgebildet), Spannungsregler (ebenfalls nicht abgebildet), Steuerungen (ebenfalls nicht abgebildet) und dergleichen enthalten. In einigen Beispielen kann die PCA 600 eine Prozessorplatine sein. In diesen Beispielen kann es sich bei den elektronischen Komponenten um Prozessoren oder andere Arten von elektronischen Komponenten handeln, die zur Implementierung der Funktionalität der Prozessorplatine verwendet werden. Einige Beispiele, bei denen eine Vielzahl von ummantelten PCAs 502 verwendet wird, können ummantelte PCAs 502 umfassen, bei denen die einzelnen PCAs 600 unterschiedliche Funktionen erfüllen.
Die ummantelte PCA 502 umfasst darüber hinaus einen Wärmeübertragungsmantel, der im dargestellten Beispiel aus einer ersten Abdeckung 610 und einer zweiten Abdeckung 612 besteht. Die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 umfassen jeweils eine Vielzahl von Blattfedern 510, deren Form und Funktion weiter unten in Bezug auf die 6B-6C genauer beschrieben werden. In dem gezeigten Beispiel sind die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 jeweils aus einer einzigen Materialschicht mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 350 W/m-K und einer Dicke von höchstens 0,25 mm hergestellt. In anderen Beispielen können jedoch auch mehr als eine Materialschicht verwendet werden, sofern die Abstandsvorgaben eingehalten werden und die Materialien unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und Dicken aufweisen.
Die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 liegen einander gegenüber und greifen mechanisch ineinander, um die PCA 600 zu umschließen. Bei der Umhüllung der PCA 600 greift der Wärmeübertragungsmantel mechanisch in die PCA 600 ein und koppelt sie thermisch an, wie weiter unten genauer beschrieben. Wie hierin verwendet, bedeutet „thermische Kopplung“ zweier Objekte, dass ein wärmeleitender Pfad zwischen den Objekten geschaffen wird, der es ermöglicht, Wärme zwischen den Objekten zu leiten. Zwei Objekte können als thermisch gekoppelt betrachtet werden, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: (1) die beiden Objekte stehen durch einen „trockenen“ oder direkten Kontakt miteinander in Verbindung, wobei die Kontaktfläche einen Wärmewiderstand von 0,1 °C/W oder mehr aufweist, oder über ein Wärmeschnittstellenmaterial („TIM“) mit einer Wärmeleitfähigkeit von 3 W/m-K oder mehr, oder (2) die Objekte sind beide mit einer Wärmeübertragungsvorrichtung (oder einer Kette von thermisch gekoppelten Wärmeübertragungsvorrichtungen) thermisch verbunden. Bei einem TIM kann es sich um ein relativ dünnes, wärmeleitendes und nachgiebiges (leicht verformbares) Material handeln, das zwischen zwei Geräten an ihrer thermischen Schnittstelle angebracht wird, um die Wärmeübertragungsraten zu verbessern, indem Luftspalten gefüllt werden, die andernfalls zwischen den Geräten aufgrund von Oberflächenrauhigkeit und/oder Ausrichtungsfehlern entstehen würden. Gängige Beispiele für ein TIM sind Wärmeleitpads, Wärmeleitfett und Wärmeleitpaste.
Wiederum Bezug nehmend auf sind die Wärmeübertragungsrohre 108 eine Art von Wärmeübertragungsvorrichtung, wie auch die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 als Ganzes. Wie weiter unten in Bezug auf 6C beschrieben wird, sind die Wärmeübertragungsrohre 108 thermisch gekoppelt und mechanisch mit der ummantelten PCA 502 verbunden, ohne mechanisch befestigt oder anderweitig an der ummantelten PCA 502 fixiert zu sein. Eine „Wärmeübertragungsvorrichtung“ kann jede Vorrichtung sein, die wärmeleitend ist und so konfiguriert ist, dass sie Wärme von einem festen Körper durch Leitung (Kontakt) aufnimmt und die Wärme durch Leitung (Kontakt) an einen zweiten festen Körper überträgt. Beispiele für Wärmeübertragungsvorrichtungen sind u. a. Wärmerohre, Dampfkammern, Wärmeverteiler (wie massive Stäbe oder Metallstreifen), Kühlrohre usw.
Die ummantelte PCA 502 umfasst auch eine optionale Vielzahl von Zuglaschen 508, die an der zweiten Abdeckung 612 befestigt sind. Die Zuglaschen 508 können verwendet werden, um die ummantelte PCA 502 von der Baugruppe 500 zu demontieren. Die Zuglaschen 508 können aus einem flexiblen Material hergestellt sein, so dass sie umgebogen werden können. Sie können zum Beispiel gebogen werden, wenn ein Computersystem in einem Tray (nicht abgebildet) angeordnet und in ein Rack (ebenfalls nicht abgebildet) oder ein anderes Gehäuse eingesetzt wird. Bei einigen Beispielen können die Zuglaschen 508 weggelassen werden.
Die ummantelte PCA 502 umfasst auch eine Vielzahl von Blattfedern 510, von denen in nur eine dargestellt ist. Insbesondere enthalten sowohl die erste Abdeckung 610 als auch die zweite Abdeckung 612 eine Vielzahl von Blattfedern 510. Dies ist in 6B zu sehen, wo jede Blattfeder 510 mit der ersten Abdeckung 610 oder der zweiten Abdeckung 612 in dem Sinne verbunden ist, dass sie aus einem einzigen Stück mit dieser besteht.
In sind ausgewählte Details der Konstruktion der Blattfedern 510 dargestellt. ist eine perspektivische, vergrößerte Ansicht eines Teils der Unterkante 614 einer ersten Abdeckung 610 des Wärmemantels, zu der auch die zweite Abdeckung 612 gehört. Die Blattfedern 510 sind an beiden Enden unverlierbar. Die Blattfeder 510 wird durch Entfernen von Material von der ersten Abdeckung 610 auf jeder Seite der späteren Blattfeder 510 hergestellt. Dadurch entsteht eine Biegung 626 und eine Öffnung 627. Die Blattfedern 510 in der zweiten Abdeckung 612 können in Design und Konstruktion ähnlich sein.
Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102, einschließlich jedes der Wärmeübertragungsrohre 108, sowie die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 sind aus einem oder mehreren wärmeleitenden Materialien hergestellt. Ein Objekt, eine Vorrichtung oder eine Baugruppe (die mehrere unterschiedliche Körper umfassen kann, die thermisch gekoppelt sind, und die mehrere unterschiedliche Materialien enthalten kann) ist für die Zwecke dieser Offenbarung „wärmeleitend“, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: (1) das Objekt ist ein durchgehendes Stück eines Materials, das eine Wärmeleitfähigkeit (oft mit k bezeichnet) von 10 W/m-K oder mehr bei einer beliebigen Temperatur zwischen 0°C und 100°C aufweist, oder (2) das Objekt ist ein Wärmerohr, eine Dampfkammer, ein durchgehender Körper aus Kupfer, ein durchgehender Körper aus Aluminium oder ein durchgehender Körper aus Edelstahl. Fachleute, die mit dieser Offenbarung vertraut sind, wissen, dass sich die Wärmeleitfähigkeit über mehrere Körper, manchmal auch als effektive Wärmeleitfähigkeit bezeichnet, von der Wärmeleitfähigkeit über einen einzelnen Körper unterscheidet. Ein Objekt oder eine Vorrichtung, die aus mehreren Körpern besteht, ist „wärmeleitend“, wenn sie eine effektive Wärmeleitfähigkeit über die mehreren Körper von 5 W/m-K oder mehr aufweist. Beispiele für wärmeleitfähige Materialien sind fast alle Metalle und ihre Legierungen (z. B. Kupfer, Aluminium, Gold, Edelstahl usw.), einige Kunststoffe (z. B. TECACOMP® TC-Verbindungen, COOLPOLY® D-Series Thermally Conductive Plastics) und viele andere Materialien.
Die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102, die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 können alle aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Beispielsweise kann die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102 durch Drucken eines Materials wie Edelstahl über 3D-Druck hergestellt werden, während die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612 aus einem Metallblech oder einer Metalllegierung wie Kupfer gestanzt werden können. Bei der Materialauswahl können neben den erörterten thermischen Eigenschaften auch Faktoren wie Kosten und Gewicht eine Rolle spielen. Für die einheitliche Thermotransfervorrichtung 102 sollte ein Material gewählt werden, das in einem 3D-Druckverfahren verwendet werden kann.
Typischerweise ist es wünschenswert, dass zumindest einige dieser Komponenten, wie die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102, die erste Abdeckung 610 und die zweite Abdeckung 612, aus einem oder mehreren Materialien hergestellt werden, die nicht nur wärmeleitend, sondern hoch wärmeleitend sind. Ein Objekt, eine Vorrichtung oder eine Baugruppe (die mehrere unterschiedliche Körper umfassen kann, die thermisch gekoppelt sind, und die mehrere unterschiedliche Materialien enthalten kann) ist „hoch wärmeleitfähig“, wie dieser Begriff hier verwendet wird, wenn eine der folgenden Bedingungen erfüllt ist: (1) das Objekt ist ein zusammenhängendes Stück eines Materials, das eine Wärmeleitfähigkeit (oft mit k bezeichnet) von 50 W/m-K oder mehr bei einer beliebigen Temperatur zwischen 0°C und 100°C aufweist, oder (2) das Objekt ist ein Wärmerohr, eine Dampfkammer, ein zusammenhängender Körper aus Kupfer, ein zusammenhängender Körper aus Aluminium oder ein zusammenhängender Körper aus Edelstahl. Beispiele für Materialien, deren Wärmeleitfähigkeit zwischen 0°C und 100°C 50 W/m-K oder mehr beträgt, sind bestimmte Arten von Kupfer, Aluminium, Silber, Gold und rostfreiem Stahl.
In ist ein Paar ummantelter PCAs 502 dargestellt, die auf der Hauptplatine 504 montiert sind. Insbesondere sind die ummantelten PCAs 502 in benachbarten elektronischen Buchsen 630 einer ersten Leiterplatte 504 installiert. Die Sockel 630 sind Buchsen und bilden in Verbindung mit den in gezeigten Schlitzen 108 einen PCA-Schlitz, in den die ummantelten PCAs 502 eingesetzt und installiert werden können. Man beachte das Vorhandensein des Wärmeübertragungsrohrs 108 zwischen den beiden ummantelten PCAs 502 in . Die ummantelten PCAs 502 sind vertikal zur Schwerkraft ausgerichtet, während die Hauptplatine 504 horizontal ausgerichtet ist. Dies ist ihre Nennausrichtung im Betrieb, aber andere Beispiele können andere Ausrichtungen verwenden.
Wenn die ummantelten PCAs 502 in die elektronischen Sockel 630 eingesetzt werden, werden die Blattfedern 510 durch die umgebenden Komponenten relativ zu einer Mittellinie 632 jeder ummantelten PCA 502 nach innen gedrückt. Im Beispiel von wird die Kompression der Blattfedern 510 durch den mechanischen Eingriff der Wärmeübertragungsmäntel 634 mit dem Wärmeübertragungsrohr 108 und den Abstand zwischen den beiden ummantelten PCAs 502 verursacht. Man beachte, dass eine solche Kompression in ähnlicher Weise durch den mechanischen Eingriff mit einer Seitenschiene oder einer Mittelschiene verursacht werden kann. Die Kompression ermöglicht es der ummantelten PCA 502, sich in den verfügbaren Raum zu „quetschen“, der durch die Wärmeübertragungsrohre 108, die Seitenschienen 114 oder die Mittelschiene 116 definiert ist (alle in dargestellt).
Die Kompression der Blattfedern 510 erfolgt, wenn die ummantelte PCA 502 in die elektronischen Sockel 630 eingeführt wird, und trägt dazu bei, einen Großteil der oben erwähnten thermischen Kopplung herzustellen. Die Kompression stellt beispielsweise den physischen Eingriff - und damit die thermische Kopplung - zwischen den elektronischen Komponenten 604 und dem Wärmeübertragungsmantel 634 sicher, und der Wärmeübertragungsmantel 634 greift wiederum physisch in die benachbarte Struktur ein, wie oben beschrieben. Auch diese physische Verbindung stellt eine thermische Kopplung zwischen all diesen Teilen der Wärmeübertragungsbaugruppe und dem Rechensystem insgesamt her.
zeigt den Durchflussweg der Kühlflüssigkeit durch die Baugruppe 500 von in einer teilweise geschnittenen Draufsicht des Speicherkühlers 100 entlang der Linie 7-7 in . Beachten Sie, dass der Einlassschlauchstutzen 206 und der Auslassschlauchstutzen 208, die beide zuerst in Bezug auf 2 besprochen wurden, in 7 weggelassen sind. Das flüssige Kühlmittel wird dem Speicherkühler 100 über ein separates, nicht dargestelltes Teilsystem zugeführt und abgeführt. Die Begriffe „oben“ und „unten“ in der folgenden Diskussion beziehen sich auf die Darstellung der Baugruppe in .
Das aufgenommene flüssige Kühlmittel fließt dann durch den Einlass 700 des zweiten Endblocks 112 in den Speicherkühler 100, wie durch das grafische Pfeilelement 704 angezeigt. Das flüssige Kühlmittel fließt dann in und durch die Einlasskammer 200 in die „oberen“ drei Wärmeübertragungsrohre 108, um vom zweiten Endblock 112 zum ersten Endblock 110 zu fließen, wie durch die grafischen Pfeilelemente 706 dargestellt. Das flüssige Kühlmittel fließt in die Zirkulationskammer 708 und nach unten, wie durch das grafische Pfeilelement 710 angezeigt, um in die drei unteren“ Wärmeübertragungsrohre 108 zu fließen. Das flüssige Kühlmittel fließt dann durch die unteren drei Wärmeübertragungsrohre 108 vom ersten Block 110 zum zweiten Block 112, wie durch die grafischen Pfeilelemente 712 angezeigt. Das flüssige Kühlmittel fließt dann in die Auslasskammer 202 und aus dem Speicherkühler 100 durch den Auslass 702, wie durch die grafischen Pfeilelemente 714 angezeigt.
Während die Kühlflüssigkeit auf diesem Weg fließt, wird die von den elektronischen Bauteilen 604 (siehe erzeugte Wärme an die Kühlflüssigkeit abgegeben. Die elektronischen Bauteile 604 sind durch den mechanischen Eingriff der elektronischen Bauteile 604 mit dem Wärmeübertragungsmantel 634, der am besten in dargestellt ist, und durch den mechanischen Eingriff der Wärmeübertragungsmäntel 634 mit den Wärmeübertragungsrohren 108 thermisch mit dem flüssigen Kühlmittel gekoppelt. Jede dieser mechanischen Verbindungen stellt auch eine thermische Kopplung her, durch die insgesamt die Wärme der elektronischen Komponenten 604 durch das flüssige Kühlmittel abgeführt wird.
Der in zuerst gezeigte Speicherkühler 100 ist, wie oben beschrieben, 3D-gedruckt. Dies ist ein Grund dafür, dass die gezeigten Beispiele für den Speicherkühler 100 aus rostfreiem Stahl gefertigt sind - es ist ein 3D-druckbares Material. (Edelstahl ist außerdem wärmeleitend, relativ stabil und in dieser Anwendung relativ leicht). Im Folgenden wird ein Überblick über das 3D-Druckverfahren gegeben.
Der 3D-Druck ist eine Form dessen, was gemeinhin und allgemein als additive Fertigung bezeichnet wird. Ein additiver Fertigungsprozess ist in diesem Zusammenhang wünschenswert, da der Speicherkühler 100 so konstruiert ist, dass die Anzahl der Teile, die zusammengebaut werden, minimiert wird. Ein Aspekt dieser Einschränkung ist, dass die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102, wie oben beschrieben, aus einem einzigen Stück gefertigt wird. Die Konstruktion der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung 102 eignet sich nicht für die Herstellung aus einem Stück durch herkömmliche Fertigungsmethoden wie Stanzen, Gießen, Extrudieren usw., die in konventionellen Verfahren üblich sind. Die additiven Fertigungsverfahren können die Nachteile der herkömmlichen Verfahren überwinden.
Bei einem 3D-Druckverfahren wird ein Endprodukt durch eines von mehreren Verfahren hergestellt, z. B. durch direktes Lasersintern von Metall. Bei diesem Verfahren wird ein digitales 3D-Modell des Endprodukts verwendet, um das Endprodukt zu „bauen“. Das Metallpulver wird in einem ausgewählten Muster, das durch das digitale 3D-Modell bestimmt wird, Schicht für Schicht aufgebracht. Sobald das Pulver aufgebracht ist, verändert der 3D-Drucker den physikalischen Zustand des Pulvers, um es zu verfestigen. Beim direkten Metall-Lasersintern beispielsweise schmilzt der 3D-Drucker das aufgebrachte Metallpulver mit einem Laser, und das geschmolzene Metallpulver wird fest. Dies geschieht Schicht für Schicht, bis das Produkt fertiggestellt ist.
zeigt ein besonderes Beispiel für ein System 800, mit dem der Speicherkühler 100 in 3D gedruckt werden kann. Das System 800 umfasst mindestens eine Entwurfseinrichtung 802 und eine Fertigungseinrichtung 804, die über ein Netzwerk 806 kommunizieren. Fachleute, die mit dieser Offenbarung vertraut sind, werden verstehen, dass auf dieser Ebene der Diskussion einige Details in der Implementierung des Systems 800 ausgelassen werden. Solche Details werden aus Gründen der Klarheit weggelassen, um nicht zu verdecken, was im Folgenden beansprucht wird. In einigen Beispielen können die Konstruktion und die Herstellung in derselben Einrichtung erfolgen, und die Kommunikation muss nicht in allen Beispielen über ein Netzwerk erfolgen. Das Netzwerk 806 in diesem Beispiel ist ein öffentliches Netzwerk, wie das Internet, mit einer privaten oder gesicherten Verbindung.
Ein Designer 808 an einer Designstation 810 entwickelt ein digitales 3D-Modell des Speicherkühlers 100. zeigt ein besonderes Beispiel für die Designstation 810. Wie bei dem System 800 in 8 werden ausgewählte, routinemäßige Details der Designstation 810, die für das zu besprechende Verfahren nicht von Bedeutung sind, der Klarheit halber weggelassen, um nicht zu verdecken, was im Folgenden beansprucht wird. Bei der Entwurfsstation 810 kann es sich beispielsweise um ein Rechengerät handeln, das eine programmierte Verarbeitungsressource 900, beispielsweise einen Prozessor, enthält. Der Prozessor kann eine Zentraleinheit („CPU“) oder ein Prozessor-Chipsatz sein. Bei der Verarbeitungsressource 900 kann es sich in anderen Beispielen auch um eine programmierte anwendungsspezifische integrierte Schaltung („ASIC“) oder einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher („EEPROM“) handeln.
Im dargestellten Beispiel ist die Verarbeitungsressource 900 eine CPU, die mit Anweisungen 902 programmiert ist, die sich in einem Speicher 904 befinden, mit dem die Verarbeitungsressource über einen Bus 906 kommuniziert. Bei dem Speicher 904 kann es sich um einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff („RAM“), einen Festwertspeicher („ROM“) oder eher um eine Kombination aus beiden handeln. Auf dem Speicher 904 befindet sich auch eine 3D-Modellierungssoftware 908 und, sobald sie entwickelt ist, ein digitales 3D-Modell 910.
Der Designer 808 ruft die 3D-Modellierungssoftware 908 über eine Benutzerschnittstelle 912 auf, die beispielsweise ein Display 914, eine Tastatur 916 und ein Zeigegerät 918 umfasst. Bei der 3D-Modellierungssoftware 908 kann es sich um jede geeignete 3D-Modellierungssoftware handeln, die in der Technik bekannt ist. Eine beliebte 3D-Modellierungssoftware ist SOLIDWORKS™, das im Handel von Dassault Systemes erhältlich ist. Es können jedoch auch andere Softwarepakete für computerunterstütztes Design („CAD“) und/oder computerunterstütztes Engineering („CAE“) verwendet werden. Der Konstrukteur 808 entwirft dann das digitale 3D-Modell 910 mithilfe der 3D-Modellierungssoftware 908. Da der Speicherkühler 100 in diesem Beispiel aus drei Teilen besteht, wird das digitale 3D-Modell 910 nicht nur den Speicherkühler 100 als Ganzes modellieren, sondern auch die drei Teile des Speicherkühlers 100 einzeln.
Sobald das digitale 3D-Modell 910 entwickelt ist, exportiert der Konstrukteur 808 das digitale 3D-Modell 910 an einen oder mehrere 3D-Drucker 812 in der Fertigungsanlage 804. Fachleute werden verstehen, dass zur Erzielung des gewünschten Durchsatzes und der gewünschten Produktmenge mehrere 3D-Drucker eingesetzt werden können. Auch wenn hier von einer Serienproduktion der einheitlichen Thermotransfervorrichtung 102, der ersten Endkappe 104 und der zweiten Endkappe 106 die Rede ist, können andere Beispiele eine parallele Produktion dieser Komponenten beinhalten. Aus Gründen der Klarheit und um nicht zu verdecken, was im Folgenden beansprucht wird, wurde in der vorliegenden Erörterung der Schwerpunkt auf einen einzigen 3D-Drucker gelegt, der für die Serienproduktion verwendet wird.
10 zeigt ein spezielles Beispiel für den in 8 gezeigten 3D-Drucker 812, mit dem das System 800 implementiert werden kann. Wie bei dem System 800 in 8 und der Entwurfsstation 810 in 9 werden ausgewählte, routinemäßige Details des 3D-Druckers 812, die für das zu besprechende Verfahren nicht von Bedeutung sind, aus Gründen der Klarheit weggelassen, um das, was im Folgenden beansprucht wird, nicht zu verdecken. Der 3D-Drucker umfasst einen Tisch 1000 in einer Kammer 1002, auf dem das Produkt 1004 hergestellt wird. Der Tisch 1000 kann sich in einigen Beispielen um eine Welle 1006 drehen, die von einem Motor 1010 angetrieben wird. In diesem Beispiel kann es sich bei dem Produkt 1004 um eine der in 1 gezeigten einheitlichen Thermotransfervorrichtungen 102, eine erste Endkappe 104 oder eine zweite Endkappe 106 handeln, je nachdem, in welchem Stadium sich die Herstellung befindet.
Der 3D-Drucker 812 umfasst auch ein Abscheidungs-Teilsystem und ein Druck-Teilsystem. Das Teilsystem für die Abscheidung umfasst einen Abscheidungskopf 1012, der an einem Ausleger 1014 befestigt ist, der von einem Motor 1010 in zwei oder drei Bewegungsstufen angetrieben werden kann. Dem Abscheidekopf 1012 wird Abscheidungsmaterial (z. B. ein Metallpulver) aus einem Trichter 1016 durch eine Zuführung 1018 zugeführt. Das Druck-Teilsystem umfasst einen Druckkopf 1020, der an einem Ausleger 1022 befestigt ist, der ebenfalls von einem Motor 1010 um zwei oder drei Grad bewegt werden kann.
Der 3D-Drucker 812 umfasst auch eine prozessorbasierte Steuerung 1030. Beachten Sie, dass der Begriff „Controller“ in einem Computerkontext für Fachleute eine eindeutige, strukturelle Bedeutung hat, nämlich eine prozessorbasierte Vorrichtung, die unter programmierter Steuerung arbeitet, um programmierte Funktionen auszuführen. Das Steuergerät 1030 umfasst in diesem Beispiel eine Verarbeitungsressource 1032, die beispielsweise ein Mikrocontroller sein kann. Bei der Verarbeitungsressource 1032 kann es sich alternativ um eine CPU, einen Prozessor-Chipsatz, ein ASIC oder ein EEPROM handeln. Die Verarbeitungsressource 1032 führt Anweisungen aus, die aus dem exportierten digitalen 3D-Modell 910 (siehe ) abgeleitet wurden, um die Motoren 1010 zu steuern und das Produkt 1004 schichtweise zu fertigen. Die Anweisungen können in einem (nicht dargestellten) Speicher, wie z. B. dem Speicher 904 in 9, des Steuergeräts 1030 gespeichert sein oder über eine Netzwerkverbindung von anderen Teilen eines (nicht anderweitig dargestellten) Computersystems für die in 8 dargestellte Fertigungsanlage 804 empfangen werden.
So kann in einem Beispiel der Speicherkühler 100 von 1 mit dem in 11 gezeigten Verfahren 1100 hergestellt werden. Das Verfahren 1100 beginnt mit der Entwicklung (bei 1102) eines digitalen, dreidimensionalen („3D“) Modells, wie dem in 9 gezeigten digitalen 3D-Modell 910, eines Speicherkühlers, wie des Speicherkühlers 100 in 1-2. Das Verfahren 1100 druckt dann (bei 1104) die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung, die erste Endkappe und die zweite Endkappe des Speicherkühlers in 3D. Das Verfahren 1100 schließt mit dem Anbringen (bei 1106) der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe an der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung ab. Wie bereits erwähnt, ist die Darstellung der Schritte in und die Aufzählung der Schritte in den nachstehenden Ansprüchen nicht unbedingt mit einer bestimmten Reihenfolge bei der Herstellung des Speicherkühlers verbunden. Die Schritte können seriell in einer anderen Reihenfolge oder parallel durchgeführt werden.
Zurück zu bis : In den oben beschriebenen Beispielen wird daher 3D-gedruckter, rostfreier Stahl für den Großteil des Speicherkühlers verwendet, wobei der Speicherkühler nur aus drei Teilen besteht. Die geringere Anzahl von Teilen für jeden Speicherkühler führt zu einer deutlich geringeren Anzahl potenzieller Leckstellen, zu einer Lösung, die einfacher herzustellen und zu montieren ist, zu einem geringeren Gewicht und letztlich zu niedrigen Kosten. Die Beispiele umfassen auch eine größere Anzahl von Kühlmittelkanälen, die zu einem geringen Druckabfall führen. Da die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung als ein einheitliches Objekt hergestellt wird, kann auf die Verwendung eines TIM verzichtet werden, wodurch die Wärmeleitfähigkeit verbessert wird, die andernfalls durch eine Art von Verbindung und unter Verwendung eines TIM hätte erfolgen müssen.
Der nachstehend beanspruchte Gegenstand lässt auch Variationen des Strömungswegs des flüssigen Kühlmittels durch den Speicherkühler zu, wie oben erörtert wurde. Mehrere Beispiele dafür, wie der Strömungsweg variiert werden kann, sind in den dargestellt. Diese Variationen im Strömungsweg implizieren Variationen in der Struktur der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, wie nun erörtert wird.
ist eine Draufsicht auf eine geteilte Baugruppe 1200, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt. In diesem speziellen Beispiel umfasst der Speicherkühler 100a eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102a, einen ersten Endblock 110a, einen zweiten Endblock 112a und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 108. Der erste Endblock 110a definiert eine Auslasskammer 1205 und der zweite Endblock 112a definiert eine Einlasskammer 1210 in Verbindung mit der ersten Endkappe 104 bzw. der zweiten Endkappe 106. Die Einlasskammer 1210 steht in Fluidverbindung mit dem Einlass 1215 und die Auslasskammer 1205 steht in Fluidverbindung mit dem Auslass 1220.
Sowohl die Einlasskammer 1210 als auch die Auslasskammer 1205 stehen jeweils in Fluidverbindung mit dem jeweiligen Flüssigkeitsströmungskanal jedes der Wärmeübertragungsrohre 108. Das aufgenommene flüssige Kühlmittel tritt in den Einlass 1215 ein, wie durch das grafische Pfeilelement 1225 angezeigt, tritt in die Einlasskammer 1210 ein, fließt durch die Wärmeübertragungsrohre 108 von der Einlasskammer 1210 zur Auslasskammer 1205, wie durch die grafischen Pfeilelemente 1230 angezeigt, und tritt dann durch den Auslass 1220 aus, wie durch das grafische Pfeilelement 1235 angezeigt. Der Strömungsweg zwischen dem Einlass 1215 und dem Auslass 1220 ist daher direkt und nicht wie in serpentinenförmig. Folglich gibt es in diesem Beispiel keine Zirkulationskammer.
ist eine Draufsicht auf eine andere geteilte Baugruppe 1300, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt. In diesem speziellen Beispiel umfasst der Speicherkühler 100b eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102b, einen ersten Endblock 110b, einen zweiten Endblock 112b und eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 108. Der erste Endblock 110b definiert in Verbindung mit der ersten Endkappe 104 eine Vielzahl von Zirkulationskammern 1305, wobei jede Zirkulationskammer 1305 in Fluidverbindung mit mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre 108 steht. Der zweite Endblock 112b definiert in Verbindung mit der zweiten Endkappe 106 eine Einlasskammer 1310, eine Vielzahl von Zirkulationskammern 1315 und eine Auslasskammer 1320. Jede der Einlasskammern 1310, der Zirkulationskammern 1315 und der Auslasskammer 1320 steht in Fluidverbindung mit mindestens einem Flüssigkeitsströmungskanal der Wärmeübertragungsrohre 108. Die Einlasskammer 1310 steht in Fluidverbindung mit dem Einlass 1325 und die Auslasskammer 1320 steht in Fluidverbindung mit dem Auslass 1330.
Im Beispiel von tritt das flüssige Kühlmittel durch den Einlass 1325 in die Einlasskammer 1310 ein (siehe Pfeilgrafik 1335) und fließt durch die Wärmeübertragungsrohre 108 in die erste Zirkulationskammer 1305. Die Zirkulationskammern 1305, 1315 und die Wärmeübertragungsrohre 108 bilden ein serpentinenförmiges Strömungsmuster, wie durch die grafischen Pfeilelemente 1340, 1345, 1350 und 1355 angezeigt. Der serpentinenförmige Strömungsweg endet in der Auslasskammer 1320, von wo aus er die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 100b durch den Auslass 1330 verlässt, wie durch das grafische Pfeilelement 1360 angezeigt.
ist eine Draufsicht auf eine andere geteilte Baugruppe 1400, die einen Kühlmittelflussweg gemäß einem oder mehreren Beispielen zeigt. In diesem speziellen Beispiel umfasst der Speicherkühler 100c eine einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 102c, einen ersten Endblock 110c und einen zweiten Endblock 112c sowie eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren 108. Der erste Endblock 110c definiert eine Zirkulationskammer 1405 und eine Auslasskammer 1410. Der zweite Endblock 112c definiert eine Einlasskammer 1415 und eine Vielzahl von Zirkulationskammern 1420.
Das flüssige Kühlmittel tritt durch den Einlass 1425 in die Einlasskammer 1415 ein. Die Wärmeübertragungsrohre 108 und die Zirkulationskammern 1420, 1405 bilden einen serpentinenförmigen Strömungsweg, wie durch die grafischen Pfeilelemente 1425, 1430, 1435 angezeigt. Nachdem das flüssige Kühlmittel durch den serpentinenförmigen Strömungsweg geflossen ist, tritt es in die Auslasskammer 1410 ein und verlässt die einheitliche Wärmeübertragungsvorrichtung 100c durch den Auslass 1417.
Fachleute, die mit dieser Offenbarung vertraut sind, werden verstehen, dass in anderen Beispielen noch andere Strömungswege realisiert werden können. Der Strömungsweg kann durch die Anzahl und Anordnung der Zirkulationskammern (falls vorhanden) sowie durch die Lage und Anordnung des Einlasses und des Auslasses zusammen mit den dazugehörigen Einlass- und Auslasskammern gestaltet werden. Einige Beispiele können sogar mehrere Einlässe und/oder Auslässe mit direkten oder serpentinenförmigen Strömungswegen aufweisen.
Die Einlasskammer und die Auslasskammer sind daher jeweils mit mindestens einem Flüssigkeitsströmungskanal von mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre strömungstechnisch verbunden. In einigen Ausführungsformen - z. B. in der Ausführungsform mit direktem Strömungsweg in - sind die Einlasskammer und die Auslasskammer strömungstechnisch mit dem (den) gleichen Strömungskanal (kanälen) des (der) gleichen Wärmeübertragungsrohrs (-rohre) verbunden. In einigen anderen Ausführungsformen - z. B. den Ausführungsformen mit serpentinenförmigem Strömungsweg der 7 und 13-14 - können die Einlasskammer und die Auslasskammer mit den jeweiligen Flüssigkeitsströmungskanälen verschiedener Wärmeübertragungsrohre strömungstechnisch verbunden sein. Bei diesen Ausführungsformen werden Zirkulationskammern eingesetzt, die ebenfalls mit den Flüssigkeitsströmungskanälen der verschiedenen Wärmeübertragungsrohre strömungstechnisch verbunden sind. Die Zirkulationskammern helfen, den serpentinenförmigen Strömungsweg zu definieren und ermöglichen es dem flüssigen Kühlmittel, durch die einheitliche thermische Vorrichtung vom Einlass zum Auslass zu zirkulieren.
Die folgende Patentanmeldung wird hiermit durch Bezugnahme auf die darin enthaltenen Lehren bezüglich der Konstruktion und Herstellung von ummantelten PCAs, wie z. B. der ummantelten PCA 502 in , einbezogen, soweit dies nicht im Widerspruch zur vorliegenden Offenbarung steht:
U.S. Application Serial No. 17/237,732, eingereicht am 21. April 2021 auf den Namen der Erfinder John Franz und Ernesto Ferrer, mit dem Titel „Temperature Control of Closely Packed Electronic Assemblies“, die hiermit gemeinsam übertragen wird.
Im Falle eines Widerspruchs zwischen der aufgenommenen Anmeldung und der vorliegenden Offenbarung ist die vorliegende Spezifikation, einschließlich der Definitionen, maßgeblich.
Damit ist die detaillierte Beschreibung abgeschlossen. Die oben genannten Beispiele dienen nur der Veranschaulichung, da die Erfindung auf unterschiedliche, aber gleichwertige Weise modifiziert und praktiziert werden kann, wie es dem Fachmann, der die Vorteile der hierin enthaltenen Lehren kennt, einleuchtet. Darüber hinaus sind keine Einschränkungen der hier gezeigten Konstruktions- oder Ausführungsdetails beabsichtigt, die nicht in den nachstehenden Ansprüchen beschrieben sind. Es ist daher offensichtlich, dass die oben offenbarten Beispiele abgeändert oder modifiziert werden können, und alle derartigen Variationen werden als innerhalb des Umfangs und des Geistes der Erfindung betrachtet. Dementsprechend ist der hier angestrebte Schutz in den nachstehenden Ansprüchen festgelegt.

Claims

Ein Speicherkühler, einschließlich: eine einheitliche thermische Übertragungsvorrichtung mit: eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, wobei jedes Wärmeübertragungsrohr ein erstes Rohrende und ein zweites Rohrende aufweist und einen entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal definiert; einen ersten Endblock, der mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen ersten Rohrende des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs baulich integriert ist; einen zweiten Endblock, der mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen zweiten Rohrende baulich integriert ist; eine Einlasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Einlasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal mindestens eines der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; einen Einlass in die Einlasskammer; eine Auslasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Auslasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal von mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; und einen Auslass aus der Auslasskammer; und ein Paar Endkappen, wobei jede Endkappe an einem der beiden Blöcke, dem ersten Endblock und dem zweiten Endblock, befestigt ist, um in Verbindung mit dem ersten Endblock und dem zweiten Endblock die Einlasskammer und die Auslasskammer zu bilden.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei: der zweite Endblock in Verbindung mit der zweiten Endkappe die Einlasskammer und die Auslasskammer definiert; und der erste Endblock in Verbindung mit der ersten Endkappe eine Zirkulationskammer bildet.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine entsprechende Flüssigkeitsströmungskanal, mit dem die Einlasskammer strömungsmäßig verbunden ist, der mindestens eine entsprechende Flüssigkeitsströmungskanal ist, mit dem die Auslasskammer strömungsmäßig verbunden ist.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei: der erste Endblock in Verbindung mit der ersten Endkappe die Auslasskammer definiert; und der zweite Endblock bildet in Verbindung mit der zweiten Endkappe die Einlasskammer.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei: der zweite Endblock in Verbindung mit der zweiten Endkappe die Auslasskammer, die Einlasskammer und mindestens eine erste Zirkulationskammer definiert; und der erste Endblock in Verbindung mit der ersten Endkappe mindestens eine zweite Zirkulationskammer und eine dritte Zirkulationskammer definiert.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei: der zweite Endblock in Verbindung mit der zweiten Endkappe die Auslasskammer und mindestens eine erste Zirkulationskammer definiert; und der erste Endblock in Verbindung mit der ersten Endkappe die Einlasskammer und mindestens eine zweite Zirkulationskammer definiert.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei: der jeweilige Flüssigkeitsströmungskanal des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs durch eine jeweilige Innenfläche des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs definiert ist; und die innere Oberfläche umfasst eine Vielzahl von Oberflächenerweiterungen.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkeitsströmungskanal einen abgerundeten, rechteckigen Querschnitt aufweist.
Der Speicherkühler nach Anspruch 1, wobei jedes der Wärmeübertragungsrohre am ersten Endblock am jeweiligen ersten Rohrende und am zweiten Endblock am jeweiligen zweiten Rohrende strukturell integriert ist.
Eine Baugruppe, bestehend aus: eine Host-Leiterplatte („PCB“); einen Speicherkühler, der an der Host-Leiterplatte angebracht ist, wobei der Speicherkühler Folgendes umfasst: eine einheitliche thermische Übertragungsvorrichtung mit: eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, wobei jedes Wärmeübertragungsrohr ein erstes Rohrende und ein zweites Rohrende aufweist und einen entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal definiert; einen ersten Endblock, der baulich mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen ersten Rohrende des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs integriert ist; einen zweiten Endblock, der mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen zweiten Rohrende baulich integriert ist; eine Einlasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Einlasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal von mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; einen Einlass zur Einlasskammer; eine Auslasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Auslasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal von mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; und einen Auslass aus der Auslasskammer; und ein Paar Endkappen, wobei jede Endkappe an dem ersten Endblock bzw. dem zweiten Endblock befestigt ist, um in Verbindung mit dem ersten Endblock und dem zweiten Endblock die Einlasskammer und die Auslasskammer zu bilden; und eine Vielzahl von Speicherkarten, die in die Hauptplatine eingesteckt sind, wobei jede Speicherkarte in einem entsprechenden Schlitz angeordnet ist, der durch die Wärmeübertragungsrohre der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung definiert ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 10, wobei: der jeweilige Flüssigkeitsströmungskanal des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs durch eine jeweilige Innenfläche des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs definiert ist; und die innere Oberfläche umfasst eine Vielzahl von Oberflächenerweiterungen.
Die Baugruppe nach Anspruch 10, wobei der Flüssigkeitsströmungskanal einen abgerundeten, rechteckigen Querschnitt aufweist.
Die Baugruppe nach Anspruch 10, wobei jedes der Wärmeübertragungsrohre mit dem ersten Endblock am jeweiligen ersten Rohrende und mit dem zweiten Endblock am jeweiligen zweiten Rohrende strukturell verbunden ist.
Die Baugruppe nach Anspruch 10, die ferner eine Zentraleinheit („CPU“) umfasst, die an die Host-Leiterplatte angeschlossen ist.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Speicherkühlers, wobei das Verfahren umfasst: Entwicklung eines digitalen, dreidimensionalen („3D“) Modells eines Speicherkühlers, wobei der Speicherkühler Folgendes umfasst: eine einheitliche thermische Übertragungsvorrichtung mit: eine Vielzahl von Wärmeübertragungsrohren, wobei jedes Wärmeübertragungsrohr ein erstes Rohrende und ein zweites Rohrende aufweist und einen entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal definiert; einen ersten Endblock, der baulich mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen ersten Rohrende des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs integriert ist; einen zweiten Endblock, der mit jedem der Wärmeübertragungsrohre an einem jeweiligen zweiten Rohrende baulich integriert ist; eine Einlasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Einlasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal mindestens eines der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; einen Einlass in die Einlasskammer; eine Auslasskammer, die teilweise durch den ersten Endblock oder den zweiten Endblock definiert ist, wobei die Auslasskammer mit mindestens einem entsprechenden Flüssigkeitsströmungskanal von mindestens einem der Wärmeübertragungsrohre in Fluidverbindung steht; und einen Auslass aus der Auslasskammer; Herstellen der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe unter Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses; und Befestigen der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe an der einheitlichen Thermotransfervorrichtung.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei: der jeweilige Flüssigkeitsströmungskanal des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs durch eine jeweilige Innenfläche des mindestens einen Wärmeübertragungsrohrs definiert ist; und die innere Oberfläche umfasst eine Vielzahl von Oberflächenerweiterungen.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei der Flüssigkeitsströmungskanal einen abgerundeten, rechteckigen Querschnitt aufweist.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei jedes der Wärmeübertragungsrohre mit dem ersten Endblock an dem jeweiligen ersten Rohrende und mit dem zweiten Endblock an dem jeweiligen zweiten Rohrende baulich verbunden ist.
Das Verfahren nach Anspruch 15, wobei das Herstellen der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe das 3D-Drucken der einheitlichen Wärmeübertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe aus rostfreiem Stahl umfasst.
Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei das 3D-Drucken der einheitlichen thermischen Übertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe das 3D-Drucken der einheitlichen thermischen Übertragungsvorrichtung, der ersten Endkappe und der zweiten Endkappe aus rostfreiem Stahl umfasst.