Dongying (Suzhou Dongying Electronic Technology Co., Ltd.) ist ein Formenbauer und Spritzgießer in Suzhou, China. Bei Projekten zur Flüssigkeitskühlung prüfen wir Zeichnungen und Anforderungen, um festzustellen, ob ein Bauteil für den Spritzguss bewertet werden kann, zum Beispiel Fluidverbinder für Kühlplatten. Jedes Projekt beginnt mit dieser Prüfung; der Artikel enthält keine Leistungszusage für ein Bauteil.
Welche Kunststoffteile in einem flüssigkeitsgekühlten Rack vorkommen
Kurzantwort: Kunststoffe finden sich sowohl in medienberührten Bauteilen mit Kühlmittelkontakt als auch in trockenen Bauteilen um den Kreislauf. Beide Gruppen benötigen unterschiedliche Prüfungen.
| Bauteilart | Medienberührt? | Typischer Prüfpunkt |
|---|---|---|
| Fluidverbinder für Kühlplatten sowie Ein- und Auslassanschlüsse | Ja | Kühlmittelverträglichkeit, Dichtfläche sowie Berst- und Druckverhalten |
| Verteileranschlüsse, Adapter und Rohrenden | Ja | Langzeitalterung im Kühlmittel bei Betriebstemperatur |
| Innenteile von Schnellkupplungen, sofern aus Kunststoff | Ja | Verschleiß, Abdichtung und Passung zu Metallgehäusen |
| Kühlplattenabdeckungen, Halteelemente und Halterungen | In der Regel nicht | Steifigkeit, Ebenheit, Schraubdome und Brandschutzanforderung |
| Schlauchclips sowie Kabel- und Rohrführungen | Nein | Passung, Leitungsführung und Montagekraft |
| Gehäuse für Leckagesensoren und isolierende Abdeckungen | Nein | Elektrische Isolierung und Brandschutzanforderung |
Diese Trennung hält die Werkstoffabstimmung auf den jeweiligen Einsatzfall ausgerichtet: Für trockene Bauteile reichen häufig die üblichen Vorgehensweisen für Elektronikgehäuse, während medienberührte Bauteile für das konkrete Fluid freigegeben sein müssen.
Mit der Liste der medienberührten Werkstoffe beginnen
Kurzantwort: Die Kühlmittelspezifikation und die Liste der medienberührten Werkstoffe des Systems bestimmen, welche Kunststoffe überhaupt zulässig sind. Fordern Sie diese Liste an, bevor Sie einen Werkstofftyp auswählen.
Der Leitfaden des Open Compute Project (OCP) für propylenglykolbasierte Fluide in Racks mit einphasiger Kühlplattenkühlung bezeichnet die Werkstoffe mit Fluidkontakt als medienberührte Werkstoffe. Er legt fest, dass der Rechenzentrumsbetreiber die Verträglichkeit des Fluids mit allen medienberührten Komponenten bestätigen muss und dass jede Ergänzung der Werkstoffliste eine erneute Bewertung des Fluids erfordert (OCP). Die Tabelle zulässiger nichtmetallischer Werkstoffe nennt EPDM, Viton-Typen, FEP, PTFE, PP, HDPE und PEEK.
Daraus ergeben sich zwei praktische Punkte:
- Ein gängiger technischer Kunststoff wie glasfasergefülltes PPS oder PA66 kann technisch sinnvoll sein, aber dennoch eine Freigabe durch den Systemverantwortlichen und den Fluidlieferanten benötigen, wenn er nicht auf der Werkstoffliste des Projekts steht.
- Derselbe Leitfaden nennt typische Temperaturen geschlossener Kreisläufe unter 49 °C und verlangt bei einem Betrieb oberhalb von 66 °C eine erneute Prüfung der Liste medienberührter Werkstoffe (OCP). Fragen Sie nach der tatsächlichen maximalen Fluidtemperatur, nicht nur nach dem Nennwert.
Alterung im Kühlmittel: Warum hohe Festigkeit allein nicht reicht
Kurzantwort: Heißes Wasser und Glykol greifen manche Polymere durch Hydrolyse langsam an. Langzeitalterungsdaten im tatsächlichen Fluid sind daher wichtiger als die Trockenfestigkeit im Datenblatt.
Glykol-Wasser-Kühlmittel sind im Vergleich zu vielen Chemikalien wenig aggressiv, doch die Einwirkung dauert bei erhöhter Temperatur Jahre an. Polyamide sind ein klassisches Beispiel. Eine Untersuchung von PA66-GF30 in Ethylenglykol-Wasser zeigte, dass ein hydrolysestabilisierter Typ deutlich beständiger war als ein Standardtyp. Bei höheren Temperaturen ließ die Wirkung des Stabilisators jedoch nach, und bei der höchsten Prüftemperatur wurden beide Typen stark geschädigt (Polymer International). Werkstofflieferanten geben die Kühlmittelbeständigkeit deshalb für den jeweiligen Typ an: Das Datenblatt von Celanese für ein hydrolysebeständiges PA66-GF30 enthält getrennte Bewertungen für Glykol-Wasser und bestimmte Kühlmittel bei angegebenen Temperaturen (CAMPUS).
| Welche Frage ist zu klären? | Warum ist sie wichtig? |
|---|---|
| Welches Fluid genau: Wasser, PG25 oder ein anderes? Welches Inhibitorenpaket enthält es? | Additive können die Verträglichkeit verändern |
| Wie hoch sind die maximale und die dauerhafte Fluidtemperatur? | Mit steigender Temperatur beschleunigt sich die Alterung |
| Gibt es Alterungsdaten für den genauen Werkstofftyp in diesem Fluid? | Innerhalb einer Werkstofffamilie bestehen große Unterschiede zwischen Typen |
| Welche Eigenschaft bestimmt das Bestehen der Prüfung: Festigkeit, Dehnung, Gewicht oder Abmessungen? | Legt die Prüfung fest, bevor Ergebnisse vorliegen |
| Kann das Bauteil im Kreislauf oder Prüfstand des Kunden geprüft werden? | Ein Eintauchversuch im Labor bildet keine Druckzyklen ab |
Der Ryton-PPS-Konstruktionsleitfaden von Solvay nennt die Heißwasserbeständigkeit als einen der wesentlichen Faktoren bei der Auswahl zwischen seinen glasfaserverstärkten Typen. Auch innerhalb von PPS kommt es also auf den genauen Werkstofftyp an (Solvay).
Dichtflächen, Gewinde und Leckagepfade
Kurzantwort: Die meisten Leckagerisiken liegen an Dichtflächen, Gewinden und Einlegeteilschnittstellen. Legen Sie diese Merkmale und ihre Prüfung vor der Werkzeugkonstruktion fest.
- O-Ring-Nuten und Dichtflächen: Anschnittmarkierungen, Trennlinien und Bindenähte sollten außerhalb dieser Bereiche liegen. Vereinbaren Sie den Oberflächenzustand und eine Prüfmethode.
- Gespritzte Gewinde oder metallische Einlegeteile: Legen Sie fest, ob ein Metalleinlegeteil das Gewinde oder die Dichtung trägt und wer es bereitstellt. Unsere benötigten Angaben zum Umspritzen zeigen, welche Unterlagen zu senden sind.
- Bindenähte nahe druckbelasteter Wände: Der Ryton-Leitfaden weist darauf hin, dass Bindenähte in glasfasergefülltem PPS harzreich und schwächer sind und deshalb in gering belastete Bereiche gelegt werden sollten (Solvay). Bei einem druckbeaufschlagten Verbinder ist diese Regel wichtiger als bei einer trockenen Halterung.
- Partikel: Der OCP-Leitfaden empfiehlt eine feine Nebenstromfiltration und warnt vor Gewindedichtmitteln, die Partikel in das Fluid eintragen können (OCP). Grate, Spritzgrat und lose Fasern an inneren Kanälen verdienen dieselbe Aufmerksamkeit.
Wie ein Spritzgießer ein Bauteil für Flüssigkeitskühlung bewertet
Kurzantwort: Die Bewertung prüft, ob Geometrie, Werkstoff und Prüfplan zusammenpassen. Ihr Ergebnis ist eine klare Liste von Risiken und offenen Punkten, keine Zusage.
Eine typische Prüfung umfasst:
- Zeichnung und 3D-Modell mit Revisionsstand, Dichtmerkmalen und Bezügen.
- Freigegebene oder vorgeschlagene Werkstofftypen und die Zuständigkeit für Ergänzungen der Liste medienberührter Werkstoffe.
- Wandstärke, Fließweglänge und Anschnittmöglichkeiten für den vorausgewählten Werkstofftyp, häufig mithilfe einer Formfüllsimulation geprüft.
- Einlegeteil- und Gewindekonzept sowie Trennlinie und Auswerferpositionen außerhalb der Dichtflächen.
- Validierungsplan des Kunden: Dichtheits-, Druck-, Alterungs- und gegebenenfalls Brandprüfungen sowie die Zuständigkeit für ihre Durchführung.
- Liefermodell: Wird das Werkzeug übergeben oder verbleibt es beim Spritzgießer zur Bauteillieferung? Siehe Werkzeug- und Lieferumfang.
Das Ergebnis ist eine Einschätzung der Machbarkeit und eine Liste der vom Kunden zu bestätigenden Punkte. Die endgültige Eignung muss der Kunde stets durch seine eigene Qualifizierung im realen System nachweisen.
Welche Angaben in die Anfrage gehören
Kurzantwort: Senden Sie Fluid- und Temperaturdaten zusammen mit der Zeichnung. Ein Bauteil für Flüssigkeitskühlung lässt sich nicht allein anhand der Geometrie bewerten.
- 3D-Modell und Zeichnung mit Revisionsstand; Dichtflächen, Gewinde und kritische Bezüge kennzeichnen.
- Fluidtyp, Inhibitorenpaket und maximale Fluidtemperatur.
- Liste medienberührter Werkstoffe des Projekts oder bereits freigegebene Werkstofftypen.
- Betriebs- und Prüfdruck sowie das Verfahren zur Dichtheitsprüfung.
- Erforderliche Brennbarkeitsklassifizierung für trockene Bauteile in der Nähe von Elektronik.
- Jahresmenge, erwartete Werkzeugstandzeit und bevorzugtes Liefermodell.
Lesen Sie, wie wir mit Zeichnungen und Revisionsständen sowie Prüfung und Freigabe umgehen, oder senden Sie Ihre Zeichnung.
Häufige Fragen
Welche Kunststoffteile werden in der Flüssigkeitskühlung von KI-Servern eingesetzt?
Zu den Kunststoffteilen in der Flüssigkeitskühlung von KI-Servern gehören medienberührte Teile wie Fluidverbinder für Kühlplatten, Verteileranschlüsse, Adapter und manche Innenteile von Schnellkupplungen. Hinzu kommen trockene Teile wie Kühlplattenabdeckungen, Halterungen, Rohrführungen und Gehäuse für Leckagesensoren. Medienberührte Teile müssen mit dem Kühlmittel verträglich und in der Werkstoffliste des Systems freigegeben sein. Trockene Teile benötigen vor allem Steifigkeit, Passgenauigkeit und in der Nähe von Elektronik eine geeignete Brennbarkeitsklassifizierung.
Eignet sich PPS für Verbinder in der Flüssigkeitskühlung?
Glasfasergefülltes PPS wird für Fluidverbinder häufig in Betracht gezogen, weil es steif ist, wenig Wasser aufnimmt und viele Typen von sich aus flammwidrig sind. Die Eignung hängt dennoch vom genauen Werkstofftyp, dem Kühlmittel, der Temperatur und der Freigabe durch den Systemverantwortlichen ab. Der OCP-Leitfaden zu Propylenglykol führt PPS nicht unter den zulässigen Kunststoffen auf. Seine Aufnahme in die Liste medienberührter Werkstoffe eines Projekts müsste daher gemeinsam mit dem Fluidlieferanten bewertet werden.
Kann PA66 in Kontakt mit Glykolkühlmittel eingesetzt werden?
Manche PA66-Typen sind für Kühlmittelkontakt ausgelegt, etwa hydrolysebeständige Typen in Fahrzeugkühlsystemen. Untersuchungen zeigen, dass Standard-PA66-GF30 in heißem Glykol-Wasser wesentlich schneller geschädigt wird als stabilisierte Typen und dass höhere Temperaturen die Lebensdauer beider verkürzen. Für einen Serverkreislauf sind die Alterungsdaten des genauen Werkstofftyps in Ihrem Fluid bei Ihrer maximalen Temperatur zu bestätigen und in die eigene Validierung einzubeziehen.
Was ist eine Liste medienberührter Werkstoffe?
Eine Liste medienberührter Werkstoffe legt fest, welche Werkstoffe in einem Flüssigkeitskühlsystem mit dem Kühlmittel in Kontakt kommen dürfen. Dazu zählen Metalle, Elastomere, Kunststoffe und Dichtmittel. Im OCP-Leitfaden für propylenglykolbasierte Fluide bestätigt der Rechenzentrumsbetreiber die Verträglichkeit des Fluids mit allen medienberührten Komponenten. Wird ein Werkstoff ergänzt, muss das Fluid erneut bewertet werden. Fordern Sie diese Liste an, bevor Sie einen Kunststofftyp für ein medienberührtes Bauteil auswählen.
Was verursacht Leckagen an spritzgegossenen Bauteilen für Flüssigkeitskühlung?
Leckagen beginnen meist an Dichtflächen, Gewinden und Einlegeteilschnittstellen. Anschnittmarkierungen, Trennlinien oder Bindenähte auf einer O-Ring-Dichtfläche, eine schwache Bindenaht in einer druckbelasteten Wand oder eine mangelhafte Anbindung um ein Metalleinlegeteil können einen Leckagepfad öffnen. Werkstoffalterung im heißen Kühlmittel kann diese Schwachstellen mit der Zeit verschärfen. Die wichtigste Maßnahme zur Risikominderung ist, Dichtmerkmale und deren Prüfung vor der Werkzeugkonstruktion festzulegen.
Welche Unterlagen werden zur Bewertung eines Bauteils für Flüssigkeitskühlung benötigt?
Senden Sie 3D-Modell und Zeichnung mit Revisionsstand und gekennzeichneten Dichtflächen, Fluidtyp und Inhibitorenpaket, maximale Fluidtemperatur, die Liste medienberührter Werkstoffe oder freigegebene Werkstofftypen, Betriebs- und Prüfdrücke, das Verfahren zur Dichtheitsprüfung, Jahresmenge und erwartete Werkzeugstandzeit. Geben Sie außerdem an, ob das Werkzeug übergeben werden oder für die Bauteillieferung bei Dongying verbleiben soll. Mit diesen Angaben können wir einschätzen, ob sich das Bauteil für eine Bewertung zur Spritzgussfertigung eignet.
Weiterführende Seiten
Quellen
- Open Compute Project, Leitfaden für propylenglykolbasierte Wärmeträgerfluide in Racks mit einphasiger Kühlplatten-Flüssigkeitskühlung (medienberührte Werkstoffe, zulässige Kunststoffe, Betriebstemperatur und Filtration): https://www.opencompute.org/documents/guidelines-for-using-propylene-glycol-based-heat-transfer-fluids-in-single-phase-cold-plate-based-liquid-cooled-racks-final-pdf
- Open Compute Project, Projekt Cooling Environments (Kühlungsumgebungen): https://www.opencompute.org/wiki/Cooling_Environments
- "Beständigkeit glasfaserverstärkter Polyamid-6.6-Werkstoffe gegen Fahrzeugkühlmittel: eine analytische Methode zur Lebensdauervorhersage", Polymer International: https://doi.org/10.1002/pi.6323
- Celanese, Datenblatt Zytel 70G30HSLR BK099 auf CAMPUS Plastics (Beständigkeit gegen chemische Medien einschließlich Glykol-Wasser und Kühlmittel): https://www.campusplastics.com/campus/en/datasheet/Zytel%C2%AE+70G30HSLR+BK099/Celanese/163/6dbd4c37
- Solvay Specialty Polymers, Ryton-PPS-Konstruktionsleitfaden (Typenauswahl einschließlich Heißwasserbeständigkeit und Bindenähte; PDF bereitgestellt von Drake Plastics): https://drakeplastics.com/wp-content/uploads/2020/01/Ryton-PPS-Design-Guide.pdf