Comment fabriquer des collecteurs de refroidissement à rack ? | Collecteurs de refroidissement liquide

Avec l'expansion des centres de données dans les domaines de l'intelligence artificielle (IA), du cloud computing et du calcul haute performance (HPC), le refroidissement liquide s'impose comme la solution de référence pour la gestion des charges thermiques croissantes. Si les plaques froides et les unités de distribution de liquide de refroidissement (CDU) monopolisent souvent l'attention du secteur, le collecteur de rack est tout aussi essentiel. Il assure une distribution stable du liquide de refroidissement, permet le remplacement à chaud des serveurs et prend en charge les architectures de racks haute densité, garantissant ainsi le fonctionnement optimal de l'ensemble du centre de données.

Qu'est-ce qu'un collecteur de rack ?

Un collecteur de rack est un système de distribution de fluides de précision conçu pour la gestion thermique. Grâce à un circuit hydraulique optimisé, il utilise un liquide comme fluide de refroidissement afin de répartir efficacement le flux vers chaque serveur ou périphérique nécessitant un refroidissement. La conception sophistiquée de ses canaux internes garantit une distribution uniforme et rapide du fluide de refroidissement sur chaque élément de dissipation thermique, évacuant ainsi efficacement la chaleur et maintenant des températures de fonctionnement basses et stables.

Crédit image: Flex

Avantages

• Dissipation thermique supérieure : grâce à l'utilisation d'un fluide caloporteur pour la conduction thermique, le système atteint un coefficient de transfert thermique nettement supérieur aux alternatives refroidies par air.
• Stabilité exceptionnelle : Fabriquée et assemblée dans des salles blanches de classe ISO, chaque unité subit un test d'étanchéité à l'hélium à 100 % afin de prévenir proactivement toute fuite de fluide.
• Haute évolutivité : configurables en collecteurs à une ou deux banques. Les unités à une banque prennent en charge les racks de 10 à 30 kW avec moins de 12 ports ; les unités à deux banques sont conçues pour les racks haute densité de 50 à 120 kW avec plus de 16 ports.
• Déploiement et maintenance simplifiés : intègre une ventilation automatique pour un fonctionnement sans air et prend en charge la maintenance en ligne.

Pourquoi Manifold est important

Le collecteur de refroidissement assure un fonctionnement optimal des racks haute densité en acheminant le liquide de refroidissement précisément là où il est nécessaire. Il garantit des débits et des performances thermiques constants pour chaque composant, tout en limitant les pertes de charge grâce à des circuits d'écoulement parallèles.

L'intégration de raccords à déconnexion rapide (QD) est essentielle à la conception modulaire des racks et à la disponibilité continue. Ces connecteurs utilisent une architecture mâle-femelle, chacun équipé d'une fonction d'arrêt hydraulique. Lorsqu'ils sont connectés, le circuit hydraulique alimente la plaque froide ; lorsqu'ils sont déconnectés, le flux est instantanément interrompu sans fuite, permettant ainsi l'ajout, le retrait ou la mise à niveau de serveurs sans arrêt complet du système. Cette synergie avec les systèmes à pompe (par exemple, les CDU) optimise l'utilisation de l'espace et l'accès pour la maintenance, tout en garantissant une dynamique des fluides fiable.

Sélection des matériaux pour collecteur de rack

Les collecteurs de refroidissement sont conçus pour une durée de vie de 10 à 25 ans, ce qui exige des matériaux capables de conserver leur stabilité physique et chimique sous contrainte constante. Le choix des matériaux détermine à la fois l'intégrité structurelle et l'équilibre électrochimique du circuit de refroidissement.

Matériaux métalliques

• Acier inoxydable 304/304L/316L : la référence mondiale pour les collecteurs. L’acier inoxydable 304L présente une teneur réduite en carbone afin d’éviter la précipitation des carbures lors du soudage, éliminant ainsi la corrosion intergranulaire. Acier inoxydable 316L Il contient du molybdène, offrant une résistance supérieure à la corrosion par piqûres dans les environnements à forte humidité ou lorsque la qualité du liquide de refroidissement fluctue.

• Alliage d'aluminium 6061 : Apprécié pour sa légèreté et sa conductivité thermique élevée, il est cependant très sensible à la corrosion galvanique dans les circuits contenant du cuivre ou de l'or. Les collecteurs en aluminium nécessitent une anodisation interne et l'ajout d'inhibiteurs de corrosion à forte concentration dans le liquide de refroidissement.

Matériaux polymères

Dans les environnements à basse pression ou sensibles aux ions métalliques, on utilise le PVDF (fluorure de polyvinylidène). Chimiquement inerte, le PVDF possède des parois internes ultra-lisses qui inhibent la prolifération des biofilms bactériens. Il répond également aux normes de résistance au feu des centres de données, telles que UL 94 V-0.

Applications d'ingénierie

Le collecteur est l'élément central des solutions de refroidissement liquide pour centres de données dans trois scénarios principaux :

• Clusters de calcul haute densité : conçus pour les centres d’IA à grande échelle, ils distribuent la puissance des unités de calcul vers des plaques froides avec une précision de flux de ± 2 %. Cette précision évite la surchauffe localisée des GPU et des CPU, assurant une puissance stable pour les baies de plus de 100 kW.
• Solutions pour centres de données Edge : nécessitent des collecteurs légers et miniaturisés assurant un débit de haute précision et une régulation de pression stable dans un espace réduit.
• Installations spécialisées : Dans les environnements militaires ou de recherche, les collecteurs doivent répondre à des exigences supplémentaires en matière de résistance aux interférences et à la corrosion environnementale, utilisant souvent des fluides de refroidissement spécialisés.

Fabrication de collecteurs de rack

La fabrication des collecteurs de haute technologie repose sur des méthodes de haute précision afin de minimiser la résistance des fluides et de garantir une étanchéité parfaite.

Usinage CNC

La norme industrielle en matière de précision. Les tolérances d'usinage sont de 0.05 mm, avec des exigences de polissage de Ra 0.8 µm et jusqu'à Ra 0.6 µm pour les applications de haute précision. Des surfaces lisses sont essentielles à la stabilisation de la pression.

Casting

Idéal pour les géométries complexes de collecteurs à plusieurs armoires. La précision de moulage est maintenue à ± 0.1 mm. Les pièces moulées doivent être exemptes de porosités ou de trous de sable qui compromettraient l'étanchéité. Recuit Il est impératif d'éliminer les contraintes internes et d'améliorer la stabilité structurelle.

Brasage sous vide

Réalisé sous vide et sans flux pour éviter l'oxydation et la contamination, ce procédé produit des joints hermétiques haute résistance, adaptés aux circuits d'écoulement complexes et aux environnements haute pression. La tolérance de brasage sous vide est de 0.1 mm.

Traitement de surface pour collecteur de crémaillère

Pour les collecteurs en aluminium, l'anodisation peut créer un film d'oxyde dense (5 à 20 μm d'épaisseur) d'une dureté de 300 à 500 HV, protégeant le substrat de la corrosion.

Pour l'acier inoxydable, la passivation est une réaction chimique qui forme une couche passive (0.1 à 0.3 μm). Ce procédé triple la résistance du matériau à la corrosion par les ions chlorure, le rendant idéal pour les milieux à base de glycol ou d'eau déminéralisée.

L'électropolissage élimine les aspérités microscopiques de la surface par dissolution électrochimique. Ce procédé permet d'améliorer la résistance à la corrosion de plus de 30 fois par rapport à la passivation classique, tout en réduisant considérablement la rugosité de surface.

Assurance qualité et inspection

Des tests rigoureux sont obligatoires (inspection à 100 %) pour prévenir les défaillances sur le terrain :

• Pression et sécurité : Conçu pour des pressions de service supérieures à 100 psi (environ 6.9 bar). Doit réussir un test de résistance statique à 3 fois la pression nominale.
• Détection des fuites d'hélium (ASTM E499) : Les produits finis sont soumis à un contrôle sous vide à 100 % à l'hélium. La petite taille moléculaire de l'hélium permet de détecter les microfissures et garantit une étanchéité parfaite tout au long du cycle de vie du produit.
• Contrôle de la propreté : Étant donné que les microcanaux des plaques froides ne mesurent que quelques centaines de microns de large, les collecteurs doivent être certifiés exempts de scories de soudure, de copeaux métalliques ou de particules d’usure des joints afin d’éviter les blocages fatals du système.

Tolérances et capacités d'usinage CNC Getzshape

Getzshape propose des services d'usinage CNC sur mesure de haute qualité, de fabrication de tôlerie, d'usinage par électroérosion, de moulage sous pression et bien plus encore. Capacités d'usinage CNC Les frais d'usinage des collecteurs sont indiqués ci-dessous.