HRL Laboratories, laboratorio di ricerca controllato da General Motors e Boeing, sta sviluppando nuove soluzioni di gestione termica basate su manifattura additiva per migliorare l’efficienza energetica dei data center. Il progetto è sostenuto dall’agenzia statunitense ARPA‑E, che finanzia tecnologie energetiche ad alto potenziale d’impatto, con l’obiettivo di ridurre i consumi legati al raffreddamento dei server grazie a scambiatori di calore e strutture interne progettate e prodotte tramite stampa 3D.
HRL Laboratories: materiali avanzati e manifattura additiva al servizio della gestione termica
HRL Laboratories lavora da anni su materiali avanzati per la stampa 3D, in particolare leghe di alluminio ad alta resistenza come la 7A77, riconosciuta come lega additiva registrata e approvata persino per componenti di Formula 1. L’istituto ha sviluppato processi per stampare leghe difficili come le serie 6000 e 7000 in modo privo di cricche, con prestazioni paragonabili a quelle del materiale forgiato, aprendo la strada a componenti leggeri e robusti per aerospazio, automotive e ora infrastrutture digitali. Oltre ai metalli, HRL ha messo a punto una piattaforma per la produzione additiva di compositi a matrice ceramica, stampabili da resine preceramiche su sistemi a luce, e architetture a reticolo per strutture leggere ad alte prestazioni, tecnologie che si prestano anche a componenti termicamente avanzati.
ARPA‑E e il focus sui data center ad alta densità
ARPA‑E sostiene progetti che mirano a ridurre in modo significativo il consumo energetico in settori critici, fra cui i data center. L’aumento della densità di potenza dovuto a carichi AI e HPC rende il raffreddamento una parte sempre più rilevante nel bilancio energetico complessivo delle infrastrutture IT, spingendo verso soluzioni a liquido, cold‑plate e scambiatori di calore molto più compatti ed efficienti. In questo contesto, le iniziative supportate dall’agenzia mirano a combinare nuove architetture termiche con materiali avanzati e produzione additiva, per aumentare l’area di scambio, uniformare le temperature e ridurre la complessità degli assembly tradizionali.
Scambiatori di calore 3D‑stampati: geometrie impossibili e prestazioni termiche superiori
La manifattura additiva consente di realizzare scambiatori di calore con canali interni complessi e superfici micro‑strutturate, non ottenibili con lavorazioni tradizionali. Studi su scambiatori giroidei e micro‑architettati mostrano incrementi di efficacia termica significativi rispetto a soluzioni convenzionali, con componenti che occupano una frazione del volume rispetto a prodotti equivalenti disponibili sul mercato. Nel campo dei data center, analisi industriali indicano che il ricorso alla produzione additiva per blocchi di raffreddamento e cold‑plate può incrementare la superficie di scambio a parità di ingombro, migliorare l’uniformità termica e ridurre punti di perdita grazie al consolidamento di più elementi in un unico corpo stampato.
Dai chip ai rack: gestione termica multi‑scala per l’infrastruttura digitale
Le soluzioni a cui lavora HRL Laboratories si collocano in una tendenza più ampia che va dalla gestione termica a livello di chip e package, fino agli scambiatori di calore per moduli e rack completi. Programmi governativi hanno già coinvolto HRL nello sviluppo di sistemi di gestione termica per stack 3D ad alta potenza, con l’obiettivo di integrare strutture additive direttamente a contatto con le zone a maggiore densità di calore. In parallelo, il mondo dei data center AI sta sperimentando cold‑plate, CDU e componenti infrastrutturali riprogettati con geometrie additive per aumentare l’efficienza termica, ridurre il numero di giunzioni e tubazioni e, in prospettiva, migliorare la sostenibilità complessiva dell’infrastruttura IT.
Implicazioni per il mercato: tra grandi hyperscaler e fornitori di soluzioni additive
L’evoluzione dei sistemi di raffreddamento per data center impatta direttamente sia i grandi hyperscaler sia l’ecosistema dei fornitori di tecnologie additive. Per i gestori di infrastrutture AI‑ready, scambiatori di calore 3D‑stampati e moduli di raffreddamento avanzati rappresentano una leva per aumentare densità di potenza per rack, ridurre i consumi energetici e contenere i costi operativi legati alla climatizzazione. Per aziende come HRL Laboratories, Prodways, 3D Systems e i service specializzati in metallo e polimeri tecnici, si aprono opportunità nella progettazione e produzione di componenti termici ottimizzati, dai diffusori di calore per elettronica alle strutture complesse per sistemi a liquido e refrigeranti alternativi.
