Der KI-Boom besitzt ein Hitzeproblem. Bei der ersten Generation klassischer Rechenzentren lagen typische Leistungsdichten häufig nur bei wenigen Kilowatt pro Rack. Mit den neuesten GPU-Systemen ändert sich die Größenordnung komplett. Ein aktuelles NVIDIA-GB300-NVL72-System zieht in einer realen CoreWeave-Installation rund 140 Kilowatt pro Rack. Vertiv spricht inzwischen davon, dass mehr als 100 Kilowatt zur Normalität werden – und die Branche bereits über 1 Megawatt pro Rack diskutiert.
Damit wird ausgerechnet ein jahrtausendealtes Metall wieder zu einem Hightech-Rohstoff: Kupfer. Es leitet Strom und Wärme hervorragend und spielt in Stromversorgung, Leitungen, Busbars und Kühlsystemen eine zentrale Rolle. Gleichzeitig besitzt Kupfer eine Eigenschaft, die bei der Herstellung besonders komplexer Kühlbauteile zum Problem werden kann: Es lässt sich mit gängigen Infrarotlasern ausgesprochen schwer 3D-drucken.
Genau an diesem Punkt taucht First Graphene (ISIN: AU000000FGR3) in einer ungewöhnlichen KI-Infrastrukturgeschichte auf. Gemeinsam mit dem University College London und dem Imperial College London hat das Unternehmen untersucht, ob Graphen das 3D-Drucken von Kupfer erleichtern kann. Das Resultat: bis zu 97 % Bauteildichte bei geringerer Energiedichte sowie mehr als zehn druckbare Schichten statt weniger als drei beim unveränderten Kupfer.
Nvidia macht aus Kühlung einen Teil des Computers
Bei Nvidia (ISIN: US67066G1040) lässt sich beobachten, wie fundamental sich Rechenzentren verändern. Vera Rubin NVL72 arbeitet nicht mehr wie ein klassischer Server, der nachträglich gekühlt wird. Stromversorgung, Rechenleistung und Flüssigkeitskühlung werden als ein zusammenhängendes System konstruiert.
Die neue MGX-Architektur unterstützt eine vollständig flüssigkeitsgekühlte Infrastruktur. Nvidia nennt Kühlmittel-Eintrittstemperaturen von bis zu 45 Grad Celsius. Erst vor wenigen Tagen stellte der Konzern außerdem neue Referenzdesigns vor, bei denen die Abwärme über geschlossene Kreisläufe und trockene Außenkühler abgeführt wird.
Die Dimension ist bemerkenswert. Bei einer KI-Fabrik mit zwei Gigawatt Leistung könnten solche Systeme nach Nvidia-Berechnungen gegenüber klassischen Kühltürmen bis zu 54 Millionen Liter Wasser pro Tag einsparen.
Innerhalb der Racks werden dafür immer leistungsfähigere Flüssigkeitskreisläufe benötigt. Wärme muss möglichst nah am Chip aufgenommen und anschließend effizient aus dem Server transportiert werden. Genau deshalb gewinnen hochkomplexe Cold Plates, Wärmetauscher und Leitungssysteme an Bedeutung.
Vertiv spricht bereits über 1 Megawatt pro Rack
Vertiv Holdings (ISIN: US92537N1081) sitzt auf der anderen Seite dieses Infrastrukturbooms. Das Unternehmen baut Strom- und Kühlsysteme für Rechenzentren und profitiert damit unmittelbar von steigenden Leistungsdichten.
Noch vor wenigen Jahren lagen klassische Serverracks nach Angaben von Vertiv häufig zwischen drei und zehn Kilowatt. Heute seien bei KI-Anwendungen mehr als 100 Kilowatt zunehmend normal. Beim GB300-NVL72-Deployment von CoreWeave lag die Leistungsaufnahme beispielsweise bei rund 140 Kilowatt pro Rack. Vertivs Kühlmittelverteilungssystem musste dabei rund 121 Kilowatt Wärme über den Flüssigkeitskreislauf abführen.
Doch selbst das könnte nur eine Zwischenstufe sein. Vertiv sagt inzwischen ausdrücklich, dass Gespräche über zukünftige Systeme mit einer Leistungsdichte von rund einem Megawatt pro Rack geführt werden.
Bei solchen Größenordnungen lässt sich Wärme nicht einfach mit immer größeren Lüftern abtransportieren. Kühlsysteme müssen kompakter, leistungsfähiger und geometrisch komplexer werden. Und hier wird 3D-gedrucktes Kupfer interessant.
Warum ausgerechnet Kupfer beim 3D-Druck Probleme macht
Kupfer besitzt genau jene Eigenschaften, die es für Kühlung so wertvoll machen: eine extrem hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit. Beim Laserdruck werden diese Vorteile allerdings zum Nachteil.
Aktuelle Forschung zeigt, dass Kupfer bei den in vielen industriellen 3D-Druckern verwendeten Infrarotwellenlängen einen Großteil der eintreffenden Laserenergie reflektiert. Je nach Ausgangsmaterial können Werte von mehr als 90 % erreicht werden. Gleichzeitig leitet das Kupfer die aufgenommene Wärme sehr schnell aus der Schmelzzone ab.
Der Drucker muss deshalb viel Energie einsetzen, um überhaupt einen stabilen Schmelzpool zu erzeugen. Fehlende Verschmelzung, Poren und instabile Druckprozesse können die Folge sein.
Das ist besonders ärgerlich, weil additive Fertigung gerade bei Wärmetauschern ihre größten Stärken ausspielen kann. Kanäle können dreidimensional geführt, Oberflächen vergrößert und Strukturen hergestellt werden, die sich mit klassischen Bohr-, Fräs- oder Gussverfahren kaum realisieren lassen.
First Graphene erreicht bis zu 97 % Dichte
Das mit 1,2 Mio. AUD geförderte EFFICIENT-Projekt setzte genau dort an. Chemisch modifiziertes Graphen wurde mit kupferbasiertem Material kombiniert, um die Laserabsorption und die Stabilität des Schmelzpools zu verbessern.
Nach den inzwischen abgeschlossenen Versuchen konnten gedruckte Bauteile eine Dichte von bis zu 97 % erreichen – und das bei geringerer Energiedichte als reines Kupfer. Noch anschaulicher ist ein zweites Ergebnis: Mit dem graphenmodifizierten Kupfer ließen sich Strukturen mit mehr als zehn Schichten drucken. Beim unbehandelten Vergleichsmaterial waren es weniger als drei.
Die Graphenbeimischung soll dazu beitragen, mehr Laserenergie dort aufzunehmen, wo sie benötigt wird. Kupfer könnte dadurch schneller und bei geringerem Energieeinsatz verarbeitet werden.
Das Projekt befindet sich allerdings noch nicht in einer kommerziellen Anwendung für KI-Rechenzentren. First Graphene arbeitet weder mit Nvidia noch mit Vertiv zusammen. Die Ergebnisse stammen aus einem Forschungsprogramm, dessen ursprüngliche Zielmärkte insbesondere Aerospace und Motorsport umfassen. Trotzdem entsteht eine interessante technologische Verbindung.
Aus dem KI-Boom wird ein Materialproblem
Je leistungsfähiger GPU-Racks werden, desto mehr verschiebt sich der Wettbewerb vom Chip in die Infrastruktur rund um den Chip. Nvidia kann Rechenleistung nur verkaufen, wenn Stromversorgung und Kühlung mithalten. Vertiv baut deshalb Kühlinfrastruktur für immer höhere Leistungsdichten.
Kupfer besitzt dafür ideale Eigenschaften, ist aber gerade bei der Herstellung komplexer 3D-Strukturen schwierig zu verarbeiten. First Graphene hat nun gezeigt, dass Graphen diesen Prozess beeinflussen kann.
Noch fehlen industrielle Serienversuche, konkrete Kostenvergleiche und ein kommerzieller Kunde. Auch 97 % Dichte sind nicht automatisch ausreichend für jede kritische Wärmetauscheranwendung. Das Ergebnis öffnet aber einen interessanten neuen Entwicklungspfad: Graphen muss nicht selbst Wärme aus einem Nvidia-Chip ableiten. Es könnte helfen, das Material besser zu verarbeiten, aus dem solche Kühlsysteme entstehen.
Bei 140 Kilowatt pro Rack ist Kühlung längst kein Nebenthema mehr. Wenn die heute diskutierten 1-Megawatt-Racks tatsächlich kommen, könnte aus dem Rennen um mehr KI-Rechenleistung zunehmend ein Rennen um bessere Materialien werden.
Und genau dort wird eine Zahl wie „mehr als zehn Schichten statt weniger als drei“ plötzlich erheblich spannender, als sie zunächst klingt.
Quellen:
https://www.vertiv.com/de-emea/insights/articles/blog-posts/how-vertiv-and-coreweave-are-orchestrating-ai-innovation/
https://www.vertiv.com/de-emea/insights/articles/educational-articles/vertiv-cooling-innovation-day-2026-liquid-cooling-platform-changes-from-design-to-deployment/
https://nvidianews.nvidia.com/news/vera-rubin-full-production-agentic-ai-factory
https://investor.nvidia.com/news/press-release-details/2026/European-Ecosystem-Builds-Worlds-Most-Efficient-AI-Factories-With-NVIDIA-DSX/default.aspx
https://www.nist.gov/publications/absorptivity-scaling-behaviour-during-laser-powder-bed-fusion-copper-alloys
https://firstgraphene.net/investor-presentations/
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ISIN: AU000000FGR3
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