Ein Notebook-Wasserkühler aus dem 3D-Drucker

[HWL News Bot]

Bereits mehrfach hat Roman Hartung alias der8auer versucht, die Kühlung eines Notebooks weiter zu optimieren – bisher allerdings ohne Erfolg. Das Auftragen von Flüssigmetall und das Tuning der Lüftersteuerung wirken sich natürlich positiv aus, allerdings sollte das Projekt nur wenige Prozentpunkte an Leistungsgewinn aufzeigen.
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[ForceScout]

Mal wieder sehr beeindruckende Arbeit!
Habe selber schon Kontakt mit dem Druckverfahren gehabt.
Bei uns in der Firma haben wir Maschinen von Concept Laser.

Diese "Bionischen" Strukturen sind nochmal spannender, wenn man das fertig Nachbearbeitete Teil selber in den Händen hält.

 

[Crusha]

#cool 👌

 

[Pöbel]

Tech-Porn

jetzt warte ich auf Video 2

 

[Dshing]

So einen hybriden "Luft oder Wasserkühler" hatte ich vor Jahren auch mal für meinem Desktop PC gebaut. War eine gute Sache für LAN Partys. Rechenpower und Mobilität ... damalige "Mobilität" mit einem Tower unter dem Arm, einer Röhre in den Händen und Maus/Tastatur im Rucksack.

Jetzt im Notebook-Bereich eingesetzt ist das ganze noch Eleganter. Aber der Preis dieser 3D-Lasersinterung im Pulveraufschmelverfahren ist leider astronomisch, da wird der Kühler wohl immer so viel kosten wie das Notebook selbst :/ Ich sehe auch bei der vorgestellten Struktur keine Möglichkeit einer günstigeren Massenfertigung.

 

[Yaki]

klar funktioniert der klassische Block mit O-Ring und Top nicht, aber mann könnte den originalen Kupferkühler durchaus nachbearbeiten und am ende alles zulöten. So krass finde ich das ganze nicht. Haben schon genug Leute mit direktverdampfung auf gelötete Kupfer Eigenbauten gesetzt

 

[hithunter]

Man hätte es auch einfach zusammenlöten können. Der gedruckte Kühler ist einfach nur unsinnig teuer. Ohne Konstruktion mind. 1000 Euro.
Naja ist halt nichts anderes als Werbung, ein Youtuber folgt nach dem anderen.

 

[DragonTear]

Wenn man Platz hat, kann man gelötete Bastellösungen aus Standardteilen natürlich finden. Aber ich möchte gern sehen wie jemand etwas, was in ein Notebook passen soll, lötet. Da kommt man mit Standardteilen nämlich nicht weit sondern wird einiges an Zeit an der >50k€ teuren CNC Fräse verbringen müssen.

Kühlbauten in Massenprodukten sind nur deswegen so günstig weil sie gegossen werden. Jedoch sind Gussformen für sowas extrem teuer, was somit nur für Massenprodukte sinnvoll ist.

Ob man wirklich in den originalen Block sinnvoll wasserkanäle hätte reinfresen können? Also ich weiss ja nicht..

 

[Sinusspass]

Ist irgendwo schon ne interessante Sache, wobei ich mich frage, wie gut die Kühlstruktur denn performen wird. Wobei, bei mobiler Hardware mit engen Powertarget ohnehin nicht so wichtig. Aber ist mal wieder ne nette Machbarkeitsstudie.
Hoffentlich schmiert er da kein Flüssigmetall drauf.

 

[Woozy]

Irgendwann, IRGENDWANN werde ich einen SLS-Drucker haben Sehr geile Arbeit

 

[El3ss4R]

Man hätte es auch einfach zusammenlöten können. Der gedruckte Kühler ist einfach nur unsinnig teuer. Ohne Konstruktion mind. 1000 Euro.
Naja ist halt nichts anderes als Werbung, ein Youtuber folgt nach dem anderen.

Man kann auch einfach cool finden, dass jemand neue Technologien nutzt und ein cooles Konzept entwickelt/ausprobiert. Denke den meisten ist klar, dass sowas (noch) keine Massenlösung sein kann, da viel zu teuer

 

[Richard88]

Als ich die überschrift las, hatte ich etwas anderes im kopf. Und zwar normale plastikkühleraufsätze. Die unterseite wo der DIE ist bleibt frei, drum herum 2 gummidichtungen und man hätte eine direct-DIE kühlung aus dem plastikdrucker.

Wäre soetwas möglich?

 

[Sinusspass]

Schon, ist aber thermodynamischer Schwachsinn. Die Oberfläche des Chips ist viel zu klein, um einen guten Übergang ans Wasser darzustellen. Du brauchst immer einen Kühler aus irgendeinem anständig wärmeleitfähigen Material, um die Oberfläche zu erhöhen. Wasserküler schaffen das durch die Finnenstruktur oder, wie bei dem Prototyp, durch die Wabenstruktur. Zudem muss man noch eine turbulente Strömung erzeugen, um die Sperrschicht zu durchbrechen und den Wärmeübergang von Material zu Flüssigkeit zu optimieren.

 

[Richard88]

Schon, ist aber thermodynamischer Schwachsinn. Die Oberfläche des Chips ist viel zu klein, um einen guten Übergang ans Wasser darzustellen. Du brauchst immer einen Kühler aus irgendeinem anständig wärmeleitfähigen Material, um die Oberfläche zu erhöhen. Wasserküler schaffen das durch die Finnenstruktur oder, wie bei dem Prototyp, durch die Wabenstruktur. Zudem muss man noch eine turbulente Strömung erzeugen, um die Sperrschicht zu durchbrechen und den Wärmeübergang von Material zu Flüssigkeit zu optimieren.

Das liesse sich ja mit einem kleine kupferkühler der eingesteckt werden kann, umgehen

 

[Sinusspass]

An sich schon. Du brauchst aber einen, der klein genug ist, um in den Laptop zu passen. Außerdem musst du nicht nur die CPU und die GPU, sondern auch noch Spannungswandler und VRAM kühlen. Dazu kommt dann, dass das Material des Plastikdruckers nicht unbedingt für den Einsatz in der Wakü geeignet ist. Es gibt da sicher Mittel und Wege, das zu realisieren, aber der Aufwand ist enorm. Allein die Befestigung....
Vor allem musst du ordentlich Aufwand betreiben, um das alles intern im Laptop zu realisieren. Wird ziemlich schwierig mit der Pumpe und auch mit irgendeiner Art interner Radiatorlösung. Extern macht da nur bedingt Sinn, was nützt ein Laptop, wenn man die ganze Zeit eine externe Wasserkühlung mit sich rumschleppen muss?
Da ist der Prototyp vom 8auer schon nicht verkehrt, was das angeht.

 

[Richard88]

Hat der nicht auch exterme anschlüsse.

Wie gesagt war nur ein erster gedanke. Wobei mir jetzt kommt, villeicht gibt es ja sogar filament mit metallpulver. Ich werde mich da mal einlesen.

 

[El3ss4R]

Hat der nicht auch exterme anschlüsse.

Wie gesagt war nur ein erster gedanke.

korrekt. Aber vielleicht auch ohne wasser nutzbar, da er ja die kühlfinnen der luftkühlung + die lüfter weitesgehend behält? Gut, statt heatpipes nur die Wasserkanäle, aber vlt für low last Aufgaben trotzdem nutzbar?

 

[Richard88]

korrekt. Aber vielleicht auch ohne wasser nutzbar, da er ja die kühlfinnen der luftkühlung + die lüfter weitesgehend behält? Gut, statt heatpipes nur die Wasserkanäle, aber vlt für low last Aufgaben trotzdem nutzbar?

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Daraus könnte man drucken, auch finnen, es gibt auch filament mit magnetischen partikeln, man könnte damit also selbst eine pumpe drucken und alles intern machen.

Wie gesagt, alle achtung vor dem was der Herr Hartung da leistet. Ich armer specht muss da selber kreativ werden.

 

[Sinusspass]

Der hat externe Anschlüsse, soll aber auch rein intern betrieben werden können inklusive interner Pumpe. Da wird schon Wasser zirkulieren müssen.

 

[hithunter]

Ist irgendwo schon ne interessante Sache, wobei ich mich frage, wie gut die Kühlstruktur denn performen wird.

Nicht so sonderlich gut. Es ist zwar eine Struktur vorhanden, mit wohl mehreren Millimeter Abstand wird die Strömungsgeschwindigkeit nicht merklich erhöht und wird dem eines Mikrokanal eines üblichen Kühler mit bis zu 6 m/s nachstehen. Zumal das Wasser durch das Strukturmuster unnötig umgelenkt wird, was nicht signifikant die Strömungsgeschwindigkeit erhöht, dafür den Widerstand aber unnötig erhöht. Wichtig sind eigentlich nur zwei Faktoren, Strömungsgeschwindigkeit und Oberfläche. Ein weiterer Nachteil des gedruckten Kühler ist die sehr rauhe Oberfläche von 20 - 50 mu, das erhöht noch mal signifikant den Widerstand. Am besten sind glatte Mikrokanäle.
Wie bereits erwähnt, man hätte einfach einen flachen Kühler fräsen können und diesen anschließend verlötet. Das wäre zu den üblichen Kühlerpreisen der Costum Wakü zumindest kleinserientauglich gewesen. So ist das nichts anderes als Werbung. Zumal er ja nicht der einzige Youtuber war, da sucht wohl jemand händeringend Kunden.

 

[Sinusspass]

Hmm, Turbulenz im Zuge mit der Strömungsgeschwindigkeit ist sicher kein unwichtiger Faktor. Die Sperrschicht muss schließlich durchbrochen werden. In der Hinsicht wäre ein rauer Kühler vermutlich gar nicht mal verkehrt, weil so die Oberfläche erhöht wird und mehr Möglichkeiten zur Strudelbildung vorhanden sind. Oder übersehe da was oder schätze es falsch ein? Studiert hab ich das nicht.

 

[Pöbel]

Das wäre zu den üblichen Kühlerpreisen der Costum Wakü zumindest kleinserientauglich gewesen.

Maschinenzeit und Materialeinsatz (vorher) dürften aber schon verhältnismäßig hoch sein, wenn man normale Wasserkühler als Vergleich nimmt. Dazu dann noch das Verlöten.

Hier soll es aber gar nicht um die Kosten gehen, sondern um die Machbarkeit und letztlich auch um Unterhaltung. Manche Sachen werden gemacht weil sie a)interessant sind, b) Spaß machen und c) einfach geil sind - nicht etwa weil es Sinn ergibt oder immer finanziell einleuchtend sein muss.

 

[hithunter]

Die laminare Grenzschicht wird mit zunehmender Strömungsgeschwindigkeit immer geringer, bei über 3 m/s in einem Kanal mit einer Breite von höchstens 0,5 mm, ist diese gerade mal ~ 5 mu dick. Einen RZ von 1 - 6 mu haben z.B. relativ glatte Oberflächen vom Stirnfräsen als Auflagefläche von den Kühlern. Obwohl die Strömung noch laminar ist, haben also Rauhigkeiten von z.B. 25 mu vom drucken keinen Vorteil, weil diese deutlich dicker als die Grenzschicht ist und erhöht somit nur den Widerstand. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit dieser Struktur bei 1 m/s bei einem Querschnitt von 1,5 mm betragen sollte, dann wäre die Grenzschicht hier bei ca. 30 mu. Hier würde dann natürlich die rauhe Struktur von Vorteil. Da aber die Grenzschicht mit 30 mu deutlich dicker als diese mit 5 mu ist, sollte nun ersichtlich sein, warum die Strömungsgeschwindigkeit, die mit abnehmenden Querschnitt zu nimmt, so entscheidend ist. Im übrigen wird die Grenzschicht nicht nur mit steigender Strömungsgeschwindigkeit, sondern auch mit sinkenden Durchmesser bzw. Wandabstand des Kanals dünner. Aus diesem Grund setzt man auf Mikrokanäle, was ja so gut wie jeder Wasserkühler hat.

 

[Don]

Update mit ersten Ergebnissen: https://www.hardwareluxx.de/index.p...-wasserkuehler-aus-dem-3d-drucker-update.html

 

[GorgTech]

Da hat sich der finanzielle Aufwand mal so richtig gelohnt Nicht.

Heatpipes sind immernoch effizienter auf kleinstem Raum als filigrane Wasserkühler welche in die Sättigung getrieben werden.

 

[El3ss4R]

Öh, er sagt doch extra, dass es bei der portablen Variante darum ging das Ergebnis zu halten (cpu schafft er das ja auch) und erst die externe wakü das wirklich verbessern soll.

Und Nja, cpu only hat er 20% Performance gewonnen.

Da geht's ja nicht um was Alltagstaugliches

 

[Sinusspass]

Heatpipes sind bauartbedingt einfach ineffizienter als aktiv transportiertes Kühlmedium. Sofern man eine Pumpe untergebracht bekommt, ist der Wärmetransport in so einem Kreislauf immer besser als in der Heatpipe. Dass die Kühlung am Ende unter voller Belastung auch durch die GPU abschmiert, ist ja leicht mit der deutlich geringeren Oberfläche erklärt, über die die Abwärme an die Luft abgegeben wird. Solange das aber noch nicht überwiegt, siegt der bessere Wärmetransport deutlich.

 

[GorgTech]

Das Projekt ist interessant aber große Wunder hätte ich nicht erwartet. Es ist trotzdem interessant zu sehen was dabei rauskommt wenn man so einen gedruckten Kühler verwendet.

Noch interessanter wäre die Frage wie man so einen Kühler wartet wenn irgendwann alle Kanäle durch Weichmacher verstopft sind, zumal sich dieser im Nachhinein nicht mehr zerlegen lässt..

 

[Sinusspass]

Da ist doch die Struktur viel zu grob für. Im Zweifel hämmert man eben den passenden Reiniger mit ordentlich Druck durch, das löst die Weichmacher schon.

 

[Shevchen]

Dass die Kühlung am Ende unter voller Belastung auch durch die GPU abschmiert, ist ja leicht mit der deutlich geringeren Oberfläche erklärt,

Ja, klingt zwar erstmal logisch, aber wenn die CPU besser performt und die GPU dann auf einmal in sich kollabiert kann ich das irgendwie auch nicht glauben. Entweder laufen die Speicherchips zu heiß weil die nur passiv gekühlt werden, es gibt Kontaktprobleme oder die thermische Dichte der GPU ist einfach zu viel für das kleine Konstrukt und kann nicht im Ansatz so gut abgeführt werden wie bei der CPU. Ansonsten ist diese Custom-Lösung konstruktionsbedingt limitiert. Es ist ja so gesehen ein Mod einer bestehenden Kühllösung und keine von Grund auf darauf ausgelegte Design-Umsetzung - denn dafür würde man die Innereien des Laptops wohl auch noch etwas anders positionieren/dimensionieren.

Generell aber ne geile Aktion. Sonst hat keiner die Eier sowas zu probieren.