Selbstgebauter GPU-Kühler

[Haarstrich]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Schöne Idee. Ich wünsche Dir damit viel Erfolg. Aber nimm bitte kein Aluminium. Selbst mit Korrosionsschutz ist hier der Lochfrass vorprogrammiert.
Zitat:
"Dem Kühlwasser können Korrosionsinhibitoren zugegeben werden. Dies verzögert eine galvanische Korrosion, verhindert sie aber nicht. Korrosionsinhibitoren verbinden sich mit den Ionen in Lösung und neutralisieren diese. Die Inhibitoren werden bei diesem Vorgang verbraucht und müssen regelmäßig ersetzt werden."

siehe hier: Vermeidung von galvanischer Korrosion

 

[Klutten]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

...meint, M4 Schrauben würden dafür niemals langen (Plane, des ganze mit nem 1,5 mm Gummi abzudichten und die Nut is 1,1 mm tief, also 0,4 mm Vorspannung).

M3-Schrauben sind zwar ausreichend, M4 bietet aber den Vorteil, dass Gewinde etwas einfacher geschnitten werden können. Das liegt ganz an dir. Die Vorspannung für eine NBR-Dichtung ist aber zu hoch. Für einen Dichtring würde ich auf 2mm Durchmesser und eine Vorspannung von 0,25-0,30 mm gehen. Schraubenabstände umlaufend etwa mit ~40mm Abstand zueinander. Die Randbereiche für die Verschraubung des Deckels sind viel zu schmal. Allerdings gibt es noch ein weiteres Problem. Die große Aussparung auf der Rückseite lässt ordentlich Verzug für den rechten Bereich deiner Spannungswandler aufkommen. Um dem entgegen zu wirken, müsste der Deckel über das komplette Metall ausgedehnt werden, wobei es fraglich ist, ob das ausreicht. Die Walzrichtung des Materials ist da auf jeden Fall zu beachten.

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Ok, ich hab nun noch ein wenig gebastelt... Es gibt nun Aussparungen für die Teile auf dem PCB, die im Weg sind. Außerdem habe ich nun überall Gewinde eingeplant, wo ich Schrauben haben möchte. Die Kühlfinnen über dem Chip sind nun etwas kürzer, und gehen nicht bis direkt zu den Rundungen, was den Fertigungsprozess vereinfachen dürfte. Da es Bedenken gab, habe ich die Vorspannung auf 0,3 mm reduziert, was auch die Chance verringert, dass sich die Plexiglasplatte durchbiegt. Auf zwei mm Dichtungsdurchmesser kann ich nicht gehen, da ich keinen Platz habe^^ Bei den Maßen setzte ich zuerst auf eine händische Vermessung und dann werden de Daten nochmal wie im Anhang überprüft... Das Bild ist entzerrt und ich richte mich nach den weißen Markierungen auf dem PCB... Wenn was nicht passt, wird nochmal gemessen und nachgebessert!
So langsam bin ich ernsthaft zufrieden mit dem Ding...

Ps: Hab jetzt die unteren Schrauben noch näher an den Gummi gelegt. (Bevor einer meckert^^)

 

[amdahl]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Es wird. Dein erster Entwurf hat nur ein paar Iterationsschritte gebraucht
Du brauchst aber definitiv mehr Schrauben. So wird das nicht dicht.

 

[Acandri]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Im momentanen Zustand hast du 2 Stellen an denen sich ein Leck bilden kann (rote Markierungen).
Hier fehlen noch Schrauben. 5 bis 7 weitere sind zu Empfehlen.

Die gelben Markierungen sind Bereiche in denen du noch Material entfernen kannst um das Gewicht zu reduzieren. Dies ist besonders bei Kupfer wichtig um das Board möglichst wenig zu belasten (Stichwort Verbiegen der GraKa).

Im orangen Bereich hast du eine Stelle, die dafür sorgen kann, das der gesamte rechte Teil sich nach oben biegt. Wenn du den Deckel für eine ebene Oberfläche versenken willst, mußt du den Kühler dicker machen oder die Nut für die Elkos seitlich schließen. Letzteres verbessert auch den Wärmetransport von der Spannungsversorgung zum Wasser hin.

Die Kühlrippen hättest du nicht kürzen müssen. Jetzt ist es etwas schwerer zu fräsen (Rundung des Fräsers an den oberen und unteren Rippen (hellblau)). Füge an den mit grün markierten Stellen Aussparungen ein und verlängere die Rippen für einen geraden Abschluß.

PS:
Kupfer 2.0070 (CW021A; Cu-HCP) 15x100x240 ~30€
Alu 3.1645 (EN AW-2007) 15x100x200 ~6€ <<< auch wenn es sehr beständig ist, Eloxieren ist hier sehr angeraten!

Da du hier bei so ziemlich jedem Händler unter der Mindestbestellmenge bist, kannst du bei Betrieben in der Nähe fragen. Die Alu-Legierung ist eine Standart-Automatenlegierung und wird so ziemlich jeder Betrieb haben. Das Kupfer ist ein Elektrodenwerkstoff für z.B. Schweißelektroden oder Erodierelektroden, ist also auch recht oft im Einsatz.

 

[Shutterfly]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Kupfer 2.0070 (CW021A; Cu-HCP) 15x100x240 ~30€
Alu 3.1645 (EN AW-2007) 15x100x200 ~6€ <<< auch wenn es sehr beständig ist, Eloxieren ist hier sehr angeraten!

Dachte Alu sollte man aus einem Kreislauf möglichst raushalten. Er will immerhin einen MO-RA3 nutzen, welcher Kupfer enthält.

 

[Acandri]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Dachte Alu sollte man aus einem Kreislauf möglichst raushalten. Er will immerhin einen MO-RA3 nutzen, welcher Kupfer enthält.

Wenn mann´s genau nimmt, kommt es sehr stark auf das Medium an.
Bis gutes, eloxiertes Alu angegriffen wird dauert es eine ganze Zeit.
Ist das Medium verschmutzt oder hat einen hohen Anteil von Ionen(Salze) geht es schneller. Liegt zusätzlich noch eine Spannung an, get es deutlich schneller.

Aber ja, im allgemeinen sollte mann solche Kombinationen meiden oder den unedleren Partner Beschichten (z.B. mit Chrom oder Nickel).

Am Ende ist es seine Wahl und er wurde Gewarnt ^^

 

[Chinaquads]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Ich frag mich ja immer noch,wie er die vrms vernünftig kühlen will. Diese sollte er mit in den Kreislauf einbinden.

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Ok, ich denke nun, dass ich mit der Konstruktion fertig bin.
Als Material werde ich wahrscheinlich Aluminium nehmen, und das dann eloxieren lassen... Kommt mich immernoch billiger, als Kupfer (Im Netz bestellt kosten mich 140x160x15 mm Kupferplatten ca. 75 € pro Kühler Alu+Eloxieren "nur" 40).
Wenn ich das Kühlwasser einmal im Jahr wechsle, dürfte ich keine Probleme haben. Ich schraube immer wieder mal an nem Motor aus den sechzigern, der im Jahr ca. 3.000 Stunden läuft und da is auch alles von Edelstahl bis Kupfer verbaut. Als Kühlwasser wird normales Leitungswasser mir Rostschutz eingesetzt. Bis jetzt is da auch noch nix durchgerostet, also hab ich da keine Bedenken.
Der SpaWa-Kanal wird nun seitlich verstärkt, Schrauben gibt's nun auch mehr. Was den Fertigungsprozess angeht, werde ich noch einmal mit meinem Vater, bzw. dem zuständigen Professor reden, die wissen am besten, was ihre Maschinen können.
Die Spannungswandler werden, denke ich über das Metall, d.h. die Verbindung zum Hauptkörper und die Kühlrippen genug gekühlt.
Ich denk, ich werd des Ding des Ding erstmal so lassen, außer euch fällt noch n' größerer Fehler auf^^ Nochmal vielen Dank für eure vielen Ideen und die konstruktive Kritik!

 

[JakPol]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Ich hätte noch Sorge, dass das Wasser den Widerstand durch die Strukturfinnen meidet und Dir einfach vorher vom Einlass zum Auslass abhaut. Daher würde ich dazu raten, den Bereich zwischen den Anschlüssen auch mit einer Dichtung zu versehen:


Ansonsten schließe ich mich der Analyse irgendwo weiter vorne im Thread an: Du wirst Temperaturen irgendwo im Bereich des Stock Kühlers erzielen. Der Vorteil wird sich auf die Lautstärkereduktion beschränken.

Zur Materialwahl ist alles gesagt. Ich persönlich habe auch Alu im Kreislauf und verwende Innovatek Protect als Schutz. Das funktioniert im Grundsatz ganz okay, ist aber natürlich dennoch eigtl nicht empfehlenswert.

 

[Acandri]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Könntest du mir bitte die 3D-Daten als .ipt (notfalls .igs) zukommen lassen?
Sind ein paar Ecken die ich mir genauer Anschauen möchte.

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Naja, also mit der Dichtung wird das denke ich nicht so das Problem sein... Sowohl der Deckel, als auch der Kühler werden sehr glatt sein - mit den Maschinen, auf denen das ganze wahrscheinlich gefräst wird, lassen sich ohne größere Probleme Genauigkeiten von 0.05 mm erzielen. Der Spalt zwischen Deckel und Kühler wird sicherlich unter 0,1 mm betragen. Dem entgegen stehen 126 mm² an Fläche, die dem Wasser an den Kühlrippen zur Verfügung stehen... Selbst, wenn ein Prozent des Wassers nicht durch den Kreislauf gehen würde, macht das keinen signifikanten Unterschied! Falls da dann doch zu viel durchgeht, gibt's ja immer noch Papierdichtungen.
Was mir aber gerade aufgefallen ist, ist dass die beiden Schrauben in der Mitte nicht abgedichtet sind, was wiederum definitiv zum Problem werden würde^^ Hab das Problem gerade mit nem O-Ring gelöst.

 

[Rotkaeppchen]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Ich kenne Deinen Bildungshintergrund nicht, aber alleine für eine sinnvolle O-Ringnutgestaltung empfehle ich Dir Werte auf Basis dieser Herstellerdaten: Siehe Seite 111. Deine Nut wirkt zu schmal. Gummi ist nicht kompressibel, die Querkontraktionszahl ist 1. Bei einer Schnurstärke von z.B. 2mm sollte die Nut knapp 3mm breit sein
http://o-ring.info/de/technisches handbuch/eriks - technisches handbuch - o-ring nutgestaltung.pdf

Weiter wäre es ideal, wenn Du eine technische Zeichnung mit Toleranzsystem hier zur Bewertung einstellen würdest. Was Du nutzt, scheint ProE zu sein. Eine CAD-Konstruktion ist nichts mehr als ein grobes Konzept, erst da Toleranzsystem der Zeichnung macht daraus eine Konstruktion. Die Kenntnis, ein Programm bedienen zu können hat wenig damit zu tun, sinnvoll kontruieren zu können. Nicht ohne Grund gibt es Maschinenbaustudien. Die Kühlung von RAM und Spannungswandler solltest Du viel mehr beachten. So wie bisher "wird das nix".

... Sowohl der Deckel, als auch der Kühler werden sehr glatt sein - ....

Was soll "glatt" sein? Meinst Du damit z.B. Rz 0,2? Wie sieht es mit den Bearbeitungsspuren aus, die sollten nicht fühlbar sein und parallel zur O-Ringdichtung verlaufen, oder? Sowas schreibt man in technische Zeichnungen, der Fräser weiss das nicht. Das solltest Du alles vorgeben, der Verzug beim Fräsen ist erheblich, 0,1mm sind schnell erreicht, etc.

Du kannst Dir Dein Modell auch erstmal via 3D-Drucker ausdrucken lassen und Montagetests machen. Das hilft oft, z.B. um ein Gefühl für O-Ringkräfte zu bekommen.

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Die Nut für den O-Ring ist 1.1 mm tief und 2.5 mm breit. Als Schnurstärke sind 1.5 mm geplant. Was die Flächen zwischen den Kanälen angeht, haben diese auch bei professionellen Kühlern oft keine eigenen Dichtungen (Bsp. siehe Anhang 1). Selbst, wenn da etwas durchsappt, ist - meiner Meinung nach - durch den extrem geringeren Widerstand durch den "Hauptkanal" die Beinträchtigung der Kühlleistung zu vernachlässigen.
Bei reinen Chipkühlern ist es üblich, den Ram komplett passiv zu kühlen. Und was die Spannungswandler angeht, sieht man z.B. bei Alphacool, dass auch diese nicht in den Kreislauf mit eingebunden werden müssen. (Siehe Anhang 2). Sicherlich sind bei mir deutlich weniger Kühlrippen dahinter, aber ne 290x braucht nochmal deutlich mehr Strom und ich hab ja weiterhin noch einige Kühler im Gehäuse.

Die Idee mit dem Drucker ist durchaus eine Überlegung wert, wird aber wahrscheinlich sehr teuer werden.

Im übrigen studier ich Maschinenbau im vierten Semester.^^

 

[Rotkaeppchen]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

..Im übrigen studier ich Maschinenbau im vierten Semester.^^

Sehr gute Basis! Dann verstehst Du, was ich meinte.

O-Ringnut passt soweit, Klutens Vorgaben bezüglich Verschraubung
sind gut. Lieber mehr und kleinere. M3 alle 25mm ist völlig ausreichend.
Kannst Dich ja man in Ansys einarbeiten und den Deckelverzug berechnen.
Ist ein schöner Test für FEM, solltest Du es noch hören. Der Deckel braucht
Steifigkeit.

Habt ihr in der Uni keinen 3D-Drucker, hast Du noch keine HiWi-Stelle?
die hat man doch immer für den ganzen Privatkram.

Der Wasserkanal ist nicht das Problem, der Wärmeübergang von Wasser
zu einer Metalloberfläche ist gegenüber Luft Faktor 1000 besser. Gute
Luftkühler haben ca. 2m² Übergangsfläche, wenige Quadratzentimeter
unter Wasser reichen also. Viel wichtiger ist die Anbingung zum Chip.
Da musst Du sehr ordentlich arbeiten und die originale Konstruktion
und Kräftewirkung sowie Mainboardverformung verstehen,

Wenn Du RAM und Spawas nicht integrieren willst, und mit Wärmepeitpads
geht das sehr einfach, dann mach den Kühlkörper so klein, dass genügend
Luft zu ausgeklebten Kühlern kommt.

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Also der Kühler wird direkt am Chip aufsitzen. Dieser ist 2.5 mm über der Platine. Da sowohl RAM, als auch die Spannungswandler jedoch nur 1 mm hoch sind, werde ich als Übergang auf 1.5 mm Wärmeleitpads zurückgreifen. Mein ursprünglicher Plan, für den Chip noch 0,5 mm wegzufräsen, und damit die anderen Abstände zu verringern funktioniert leider nicht, da mir dann zu viele Bauteile im Weg wären, bzw. die Aussparungen zu tief werden. Schon jetzt hab ich Materialstärken von 2.5 mm zwischen Aussparung und Kanal, was mir auch schon sehr grenzwertig vorkommt. Oder meinst du den Übergang zwischen den "Kühlerteilen"? Da ist die hintere Kante 2 mm stark, die vordere Kante und der Steg oben haben 5mm Stärke.
Was die Genauigkeit angeht, hab ich vorhin mal die Diagonalen zwischen den einzelnen Löchern gemessen und hatte dabei nie mehr als 0.2 mm Abweichung (was wahrscheinlich eher an meiner Ungenauigkeit mit dem Messschieber liegt)

 

[Rotkaeppchen]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Alles klar, Wärmepads zwischen RAM bzw. Spawas und Kühlkörper ist sinnvoll. Das sollte funktionieren. Mach mal weiter, ist ein gutes kleines Projekt zum Erfahrung sammeln.

 

[Acandri]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Bitte nicht böse sein, aber das du Studierst sieht man an der fehlenden Praxis (Besonders an den vielen „krummen“ Maßen bis auf 3 Stellen nach dem Komma) ^^
Ich bin Techniker für Maschinenbau/Konstruktion

Als Tipp für solche Sachen: Stelle dir die Frage ob es so herstellbar ist.
Stell dir vor du sitzt auf dem Fräser und fräst das Teil. Dann fallen dir meist einige Sachen auf. Dies hilft bis du mehr Praxis hast.

Aber zurück zum Kühler.
Dass mit der O-Schnur und den O-Ringen haut so hin.

Zu den Schrauben (rote Markierungen):
Direkt unter den GPU-Kühlfinnen wären 2 Schrauben angenehmer. An der markierten Stelle oberhalb des Kühlers würde sich noch eine Schraube gut machen ist aber nicht zwingend nötig.
An der mit blau gekennzeichneten Stelle ist noch ein Schwachpunkt. Wenn du auf Sicherheit gehen willst, solltest du hier noch eine Schraube vorsehen (wenn es die Bauteile auf der Platine zulassen).

Zu den Rippen/Finnen:
Da der Zwischenraum sehr eng aber sehr tief ist, kann hier nur mit einem Scheibenfräser („Sägeblatt“) gearbeitet werden. Hierbei besteht die Gefahr das bei den unteren Finnen die Nut für die Dichtschnur beschädigt wird (=> Durchmesser des Scheibenfräsers).
An den gelb Markierten Stellen werden die Kühlfinnen Radien haben da der Freiraum mit einem Schaftfräser („Fingerfräser“) hergestellt wird.
Die Kühlrippen bei der Stromversorgung können so nicht hergestellt werden. Mit 2mm sind die Zwischenräume zwar breiter aber mit 11mm auch tiefer. Hier besteht extreme Gefahr des Fräserbruchs auf Grund von Biegung. Wenn hier mit einem Scheibenfräser gearbeitet wird hast du natürlich nur den Radius im Material.

Die Abstufung für den Deckel wird mit einem Walzenfräser oder Messerkopf hergestellt. Gerade bei dem 3.1645-Alu ist es einfach hier eine gute glatte (Ra 1,6) Oberfläche hinzubekommen.

Jedoch fehlt dir noch die ganze Rückseite des Kühlers.
Eine ebene Fläche (mehr oder weniger) darfst du nur für das Silizium-Die der GPU annehmen. Alle anderen SMD-Bauteile (jedes einzelne Bauteil!) haben unterschiedlichen Höhen und müssen mit Wärmeleitpads an den Kühler „angeschlossen“ werden.

Noch am Rande:
Als alternative für das Eloxieren kannst du den Kühlkörper auch mit DLC beschichten lassen (z.B. DLC 4000 von Wolf). Die Sache mit der Korrosion hat sich dann komplett erledigt. Für einen Kühler deiner Größe wird das ca. 20€ kosten.
Wolf Beschichtung - PVD Beschichtung, DLC 3000, DLC 4000, DLC3000, DLC4000, Alox SN2, TiAIN, CC+C, Tinalox SN2, Beschichtungstechnologie, Individuelle Schichtsysteme

 

[Arkhan1806]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Erstmal vielen Dank für das Feedback! Die krummen Maße hab ich grad glaub ich rausgenommen... Irgendwie hat's mir im Grundkörper zwei Maße um 0,17 mm verzogen, was dann zu mehr krummen Maßen geführt hat. (Hab wahrscheinlich mal irgendwann irgendwo falsch geklickt^^) Ich hoffe, jetzt sind alle Maße wieder in 0,5 mm Schritten.
Die drei Bohrungen, die du vorgeschlagen hast, habe ich übernommen. Leider sind links neben der Aussparung 11 mm hohe Kondensatoren, weshalb ich dort schwer eine Schraube anbringen kann.
Die Kühlfinnen für die Spannungswandler haben nun einen Radius für den Scheibenfräser. Die Finnen über der GPU hab ich kürzer gemacht, damit da dann auch ein Fräser reinkommt. Ob da dann an den äußeren Finnen n' kleiner Radius ist, oder nicht, ist mir eigentlich ziemlich egal^^

Auf der Rückseite ist geplant, dass der Kühler direkt am Die aufsitzt und die restlichen Abstände durch Wärmeleitpads überbrückt werden.

Welche Oberflächenbehandlung ich dann für des Ding wähle, werde ich dann sehen. Die DLC Beschichtung kommt auf jeden Fall mit auf die Liste!

 

[Klutten]

AW: Selbstgebauter GPU-Kühler

Im übrigen studier ich Maschinenbau im vierten Semester.^^

...dann geh doch auch mal in eine Vorlesung. Entschuldige, bisher dachte ich, dass das ein ambitioniertes kleines Projekt eines Laien werden soll. Mit den eigentlich vorhandenen Kenntnissen solltest du aber normalerweise mehr als in der Lage sein, so ein Vorhaben umzusetzen. Ich meine das wirklich nicht böse und will dich in keinster Weise angreifen, aber mit technischen Vorkenntnissen und dem Internet, wo schon mehr als genug Kühler gebaut wurden, sollten dir nicht derart viele Fehler oder falschen Ansätze passieren - zudem hast du jemanden mit Wissen im Formenbau in der Familie.

Ich erlaube mir die Kritik, da ich selbst Formenbau gelernt und über 10 Jahre im Bau, sowie in der Konstruktion und Entwicklung tätig war ...und anschließend noch mal Maschinenbau studiert habe. Theorie und Praxis sind scheinbar doch völlig unterschiedliche Paar Schuhe ...die man idealerweise bei dem Berufswunsch kombinieren können sollte.

Schau dir mal hier die Materialdicken an und überlege, lieber auf Kupfer zu setzen.
http://extreme.pcgameshardware.de/blogs/klutten/415-selfmade-hd5870-wasserkuehler-worklog.html

Viel Glück weiterhin.