Fabricación avanzada para la industria electrónica

La electrónica de alto rendimiento plantea exigencias cada vez mayores a las soluciones de gestión térmica. El aumento de las densidades de potencia, las arquitecturas de sistemas compactas y los crecientes requisitos de sostenibilidad están llevando al límite los conceptos de refrigeración convencionales. En sectores como los centros de datos, la movilidad eléctrica y el sector aeroespacial y de defensa, la refrigeración eficiente y fiable mediante placas de refrigeración líquidas es un factor clave para el rendimiento, la vida útil de los sistemas y la eficiencia operativa.

En este caso práctico, Siemens, GKN Additive y EOS muestran cómo la fabricación aditiva aplicada a la electrónica permite crear una nueva generación de placas de refrigeración líquidas integradas directamente en el chip. Presentado por Siemens en Formnext 2025, este ejemplo ilustra cómo un proceso digital integral de principio a fin, combinado con la fabricación aditiva industrial de metales en sistemas EOS, permite alcanzar un rendimiento de refrigeración superior para aplicaciones electrónicas de alto rendimiento.

Desafío

Los límites de la refrigeración electrónica convencional. Las placas de refrigeración líquidas ya ofrecen ventajas significativas con respecto a la refrigeración por aire forzado. Sin embargo, la mayoría de las soluciones convencionales siguen basándose en diseños de tubos o de pines soldados al vacío, lo que impone varias limitaciones:

• Libertad de diseño limitada, lo que restringe la optimización térmica
• Riesgos de fiabilidad debidos a que las uniones soldadas con bronce actúen como posibles puntos de fuga
• Elevado consumo energético relacionado con la refrigeración, especialmente en los centros de datos
• Reducción de la vida útil del sistema, ya que las temperaturas elevadas son responsables de aproximadamente el 50 % de las averías de los equipos electrónicos

Por lo tanto, las decisiones relativas a la refrigeración repercuten directamente en la eficiencia, la sostenibilidad, la fiabilidad y el coste total de propiedad.

Solución

Un hilo digital integral, desde el mapa de calor hasta la placa de refrigeración líquida lista para su impresión. Para superar estos retos, Siemens ha desarrollado un hilo digital integral de principio a fin para la refrigeración por placa de refrigeración líquida directamente sobre el chip, que abarca todo el proceso, desde la simulación térmica hasta un diseño aditivo listo para la producción.

1. El flujo de trabajo digital comienza con la simulación del perfil térmico del IGBT mediante Siemens Calibre 3D Thermal, lo que genera mapas térmicos tridimensionales detallados. Estos mapas térmicos definen los requisitos de refrigeración y sirven de base para la optimización posterior.
2. Los datos térmicos se transfieren a Simcenter OptiStruct, donde se aplica una optimización de la topología por convección para maximizar la transferencia de calor y minimizar la caída de presión. El resultado son arquitecturas de canales de refrigeración altamente eficientes que no se pueden conseguir con los métodos de fabricación convencionales.
3. A continuación, la topología optimizada se convierte en una geometría imprimible mediante el modelado implícito de Simcenter Inspire, lo que permite un auténtico «diseño para la fabricación aditiva» (DfAM) y facilita la integración de estructuras internas complejas, como celosías o canales de flujo optimizados.
4. Para garantizar un rendimiento térmico y de flujo óptimo, los diseños resultantes se validan mediante simulaciones CFD en Simcenter Flotherm, lo que permite comparar directamente diferentes conceptos de refrigeración aditiva con los diseños tradicionales basados en pines.
5. La cadena de procesos digitales concluye con la preparación del trabajo de impresión en Siemens NX FA Plane, lo que permite una transición fluida del diseño a la fabricación sin pérdidas de datos. El anidamiento automático permite agrupar de forma eficiente un gran número de placas frías por impresión en FA EOS metal FA . Esto garantiza una alta utilización de la máquina, condiciones de producción reproducibles y una reducción del tiempo de impresión por pieza, lo que favorece una producción en serie eficiente y escalable. 

Conclusión

Este caso práctico muestra cómo una cadena digital integral, combinada con la fabricación aditiva industrial de metales, permite obtener un sistema de refrigeración por placa fría líquida de alto rendimiento, fiable y escalable para dispositivos electrónicos. Al aprovechar las capacidades de ingeniería digital de Siemens y FA de metales de EOS, y gracias a la estrecha colaboración con GKN Additive, la fabricación aditiva se convierte en una solución lista para la producción destinada a sistemas electrónicos de alto rendimiento de última generación.

Acerca de las empresas

Siemens Digital Industries (DI)

Siemens DI ayuda a empresas de todos los tamaños de los sectores de la industria de procesos y la fabricación discreta a acelerar su transformación digital y hacia la sostenibilidad a lo largo de toda la cadena de valor. La cartera de productos de automatización y software de vanguardia de Siemens revoluciona el diseño, la realización y la optimización de productos y procesos de producción. Y con Siemens Xcelerator —la plataforma empresarial digital abierta—, este proceso se vuelve aún más sencillo, rápido y escalable. Junto con nuestros socios y nuestro ecosistema, Siemens Digital Industries permite a los clientes convertirse en una empresa digital sostenible. Siemens Digital Industries cuenta con una plantilla de alrededor de 70 000 personas en todo el mundo.

Siemens AG (Berlín y Múnich)

Siemens AG es una empresa tecnológica líder centrada en la industria, las infraestructuras, la movilidad y la salud. El objetivo de la empresa es crear tecnología para transformar la vida cotidiana de todos. Al combinar el mundo real y el digital, Siemens ayuda a sus clientes a acelerar sus transformaciones digitales y de sostenibilidad, haciendo que las fábricas sean más eficientes, las ciudades más habitables y el transporte más sostenible. Líder en IA industrial, Siemens aprovecha su profundo conocimiento del sector para aplicar la IA —incluida la IA generativa— a aplicaciones del mundo real, haciendo que la IA sea accesible y tenga un gran impacto para los clientes de diversos sectores. Siemens también posee una participación mayoritaria en la empresa que cotiza en bolsa Siemens Healthineers, un proveedor líder mundial de tecnología médica pionero en avances revolucionarios en el sector sanitario. Para todos. En todas partes. De forma sostenible. En el ejercicio fiscal 2025, que finalizó el 30 de septiembre de 2025, el Grupo Siemens generó unos ingresos de 78 900 millones de euros y un beneficio neto de 10 400 millones de euros. A 30 de septiembre de 2025, la empresa contaba con unos 318 000 empleados en todo el mundo, sobre la base de las operaciones continuadas. Para más información, visite www.siemens.com

GKN Additive

GKN Powder Metallurgy es líder del mercado en componentes metálicos de alta precisión y uno de los principales fabricantes de materiales avanzados de metalurgia de polvos. La empresa ofrece soluciones de productos y tecnologías innovadoras, incluidos procesos de fabricación aditiva de vanguardia a través de GKN Additive. Es la única empresa con integración vertical, desde la producción de polvos hasta la fabricación de piezas. Junto con sus clientes, la empresa resuelve retos complejos en los sectores automovilístico e industrial mediante soluciones tecnológicas avanzadas basadas en la metalurgia de polvos. GKN Powder Metallurgy forma parte de Dauch. Dauch Corporation (anteriormente American Axle & Manufacturing) adquirió GKN Powder Metallurgy en febrero de 2026. Ambas empresas operan ahora bajo la marca corporativa unificada Dauch. Para obtener más información, visite www.dauch.com