અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ અને પ્રિસિઝન ચિલર્સની આવશ્યક ભૂમિકા

સ્માર્ટફોન, એરોસ્પેસ સિસ્ટમ્સ, સેમિકન્ડક્ટર્સ અને અદ્યતન ઇમેજિંગ ઉપકરણો માટે ઉચ્ચ-પ્રદર્શન ઘટકોના ઉત્પાદન માટે અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ મૂળભૂત છે. જેમ જેમ ઉત્પાદન નેનોમીટર-સ્તરની ચોકસાઈ તરફ આગળ વધે છે, તેમ તેમ સ્થિરતા અને પુનરાવર્તિતતા સુનિશ્ચિત કરવા માટે તાપમાન નિયંત્રણ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ બની જાય છે. આ લેખ અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ, તેના બજાર વલણો, લાક્ષણિક સાધનો અને મશીનિંગ ચોકસાઈ જાળવવામાં ચોકસાઇ ચિલર્સના વધતા મહત્વની ઝાંખી પ્રદાન કરે છે.

1. અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ શું છે?
અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ એ એક અદ્યતન ઉત્પાદન પ્રક્રિયા છે જે અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન મશીન ટૂલ્સ, ઉચ્ચ-ચોકસાઈ માપન પ્રણાલીઓ અને કડક પર્યાવરણીય નિયંત્રણને જોડે છે. તેનો ધ્યેય સબ-માઈક્રોમીટર ફોર્મ ચોકસાઈ અને નેનોમીટર અથવા સબ-નેનોમીટર સપાટીની ખરબચડીતા પ્રાપ્ત કરવાનો છે. આ ટેકનોલોજીનો વ્યાપકપણે ઓપ્ટિકલ ફેબ્રિકેશન, એરોસ્પેસ એન્જિનિયરિંગ, સેમિકન્ડક્ટર પ્રોસેસિંગ અને પ્રિસિઝન ઇન્સ્ટ્રુમેન્ટેશનમાં ઉપયોગ થાય છે.

ઉદ્યોગ બેન્ચમાર્ક્સ
* ફોર્મ ચોકસાઈ: ≤ 0.1 μm
* સપાટીની ખરબચડી (Ra/Rq): નેનોમીટર અથવા સબ-નેનોમીટર સ્તર

2. બજાર ઝાંખી અને વૃદ્ધિનો અંદાજ
YH રિસર્ચ અનુસાર, અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન મશીનિંગ સિસ્ટમ્સનું વૈશ્વિક બજાર 2023 માં 2.094 બિલિયન RMB સુધી પહોંચ્યું હતું અને 2029 સુધીમાં તે વધીને 2.873 બિલિયન RMB થવાની ધારણા છે.
આ બજારમાં, અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ સાધનોનું મૂલ્ય 2024 માં 880 મિલિયન RMB હતું, જે 2031 સુધીમાં 1.17 બિલિયન RMB સુધી પહોંચવાનો અંદાજ છે અને 4.2% CAGR (2025–2031).

પ્રાદેશિક વલણો
* ઉત્તર અમેરિકા: સૌથી મોટું બજાર, જે વૈશ્વિક હિસ્સાના 36% હિસ્સો ધરાવે છે.
* યુરોપ: પહેલા પ્રભુત્વ ધરાવતું, હવે ધીમે ધીમે બદલાતું
* એશિયા-પેસિફિક: મજબૂત ઉત્પાદન ક્ષમતાઓ અને ટેકનોલોજી અપનાવવાના કારણે ઝડપથી વિકાસ પામી રહ્યું છે

૩. અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગમાં વપરાતા મુખ્ય સાધનો
અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન મશીનિંગ અત્યંત સંકલિત પ્રક્રિયા શૃંખલા પર આધાર રાખે છે. દરેક પ્રકારના સાધનો ઓપ્ટિકલ ઘટકોને આકાર આપવામાં અને સમાપ્ત કરવામાં ક્રમશઃ ઉચ્ચ ચોકસાઈમાં ફાળો આપે છે.

(1) અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન સિંગલ-પોઇન્ટ ડાયમંડ ટર્નિંગ (SPDT)
કાર્ય: કુદરતી સિંગલ-ક્રિસ્ટલ ડાયમંડ ટૂલનો ઉપયોગ કરીને ડ્યુક્ટાઇલ ધાતુઓ (Al, Cu) અને ઇન્ફ્રારેડ સામગ્રી (Ge, ZnS, CaF₂) ને મશીન કરવામાં આવે છે, જે એક જ પાસમાં સપાટીને આકાર આપવા અને માળખાકીય મશીનિંગ પૂર્ણ કરે છે.

મુખ્ય વિશેષતાઓ
* એર-બેરિંગ સ્પિન્ડલ અને રેખીય મોટર ડ્રાઇવ્સ
* Ra 3–5 nm અને ફોર્મ ચોકસાઈ < 0.1 μm પ્રાપ્ત કરે છે
* પર્યાવરણીય તાપમાન પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ
* સ્પિન્ડલ અને મશીન ભૂમિતિને સ્થિર કરવા માટે ચોક્કસ ચિલર નિયંત્રણની જરૂર છે

(2) મેગ્નેટોરહેલોજિકલ ફિનિશિંગ (MRF) સિસ્ટમ
કાર્ય: એસ્ફેરિક, ફ્રીફોર્મ અને ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા ઓપ્ટિકલ સપાટીઓ માટે સ્થાનિક નેનોમીટર-સ્તરનું પોલિશિંગ કરવા માટે ચુંબકીય-ક્ષેત્ર-નિયંત્રિત પ્રવાહીનો ઉપયોગ કરે છે.

મુખ્ય વિશેષતાઓ
* રેખીય રીતે એડજસ્ટેબલ સામગ્રી દૂર કરવાનો દર
* λ/20 સુધી ફોર્મ ચોકસાઈ પ્રાપ્ત કરે છે
* કોઈ સ્ક્રેચ કે સપાટી પર કોઈ નુકસાન નહીં
* સ્પિન્ડલ અને ચુંબકીય કોઇલમાં ગરમી ઉત્પન્ન કરે છે, જેના માટે સ્થિર ઠંડકની જરૂર પડે છે.

(3) ઇન્ટરફેરોમેટ્રિક સપાટી માપન પ્રણાલીઓ
કાર્ય: લેન્સ, મિરર્સ અને ફ્રીફોર્મ ઓપ્ટિક્સના ફોર્મ ડેવિએશન અને વેવફ્રન્ટ ચોકસાઈને માપે છે.

મુખ્ય વિશેષતાઓ
* વેવફ્રન્ટ રિઝોલ્યુશન λ/50 સુધી
* સ્વચાલિત સપાટી પુનર્નિર્માણ અને વિશ્લેષણ
* ખૂબ જ પુનરાવર્તિત, સંપર્ક વિનાના માપન
* તાપમાન-સંવેદનશીલ આંતરિક ઘટકો (દા.ત., He-Ne લેસરો, CCD સેન્સર)

૪. અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ માટે વોટર ચિલર શા માટે જરૂરી છે?
અતિ-ચોકસાઇવાળા મશીનિંગ થર્મલ ભિન્નતા પ્રત્યે અત્યંત સંવેદનશીલ છે. સ્પિન્ડલ મોટર્સ, પોલિશિંગ સિસ્ટમ્સ અને ઓપ્ટિકલ માપન સાધનો દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી માળખાકીય વિકૃતિ અથવા સામગ્રીના વિસ્તરણનું કારણ બની શકે છે. 0.1°C તાપમાનમાં વધઘટ પણ મશીનિંગ ચોકસાઈને અસર કરી શકે છે.
પ્રિસિઝન ચિલર શીતક તાપમાનને સ્થિર કરે છે, વધારાની ગરમી દૂર કરે છે અને થર્મલ ડ્રિફ્ટને અટકાવે છે. ±0.1°C અથવા તેનાથી વધુ તાપમાન સ્થિરતા સાથે, પ્રિસિઝન ચિલર મશીનિંગ, પોલિશિંગ અને માપન કામગીરીમાં સતત સબ-માઇક્રોન અને નેનોમીટર-સ્તરના પ્રદર્શનને સમર્થન આપે છે.

5. અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ સાધનો માટે ચિલર પસંદ કરવું: છ મુખ્ય આવશ્યકતાઓ
હાઇ-એન્ડ ઓપ્ટિકલ મશીનોને પ્રમાણભૂત કૂલિંગ યુનિટ કરતાં વધુની જરૂર પડે છે. તેમના ચોકસાઇવાળા ચિલર વિશ્વસનીય તાપમાન નિયંત્રણ, સ્વચ્છ પરિભ્રમણ અને બુદ્ધિશાળી સિસ્ટમ એકીકરણ પ્રદાન કરવા જોઈએ. TEYU CWUP અને RMUP શ્રેણી આ અદ્યતન એપ્લિકેશનો માટે ડિઝાઇન કરવામાં આવી છે, જે નીચેની ક્ષમતાઓ પ્રદાન કરે છે:

(૧) અતિ-સ્થિર તાપમાન નિયંત્રણ
તાપમાન સ્થિરતા ±0.1°C થી ±0.08°C સુધીની હોય છે, જે સ્પિન્ડલ્સ, ઓપ્ટિક્સ અને માળખાકીય ઘટકોમાં ચોકસાઇ જાળવવામાં મદદ કરે છે.

(2) બુદ્ધિશાળી PID નિયમન
PID અલ્ગોરિધમ્સ ગરમીના ભારમાં ફેરફારનો ઝડપથી પ્રતિભાવ આપે છે, ઓવરશૂટ ઘટાડે છે અને સ્થિર કામગીરી જાળવી રાખે છે.

(૩) સ્વચ્છ, કાટ-પ્રતિરોધક પરિભ્રમણ
RMUP-500TNP જેવા મોડેલોમાં અશુદ્ધિઓ ઘટાડવા, ઓપ્ટિકલ મોડ્યુલોને સુરક્ષિત રાખવા અને સ્કેલ બિલ્ડઅપ અટકાવવા માટે 5 μm ફિલ્ટરેશનનો સમાવેશ થાય છે.

(૪) મજબૂત પમ્પિંગ કામગીરી
હાઇ-લિફ્ટ પંપ ગાઇડવે, મિરર્સ અને હાઇ-સ્પીડ સ્પિન્ડલ્સ જેવા ઘટકો માટે સ્થિર પ્રવાહ અને દબાણ સુનિશ્ચિત કરે છે.

(5) સ્માર્ટ કનેક્ટિવિટી અને પ્રોટેક્શન
RS-485 મોડબસ માટે સપોર્ટ રીઅલ-ટાઇમ મોનિટરિંગ અને રિમોટ કંટ્રોલને સક્ષમ કરે છે. મલ્ટી-લેવલ એલાર્મ અને સ્વ-નિદાન ઓપરેશનલ સલામતીમાં વધારો કરે છે.

(૬) પર્યાવરણને અનુકૂળ રેફ્રિજન્ટ અને પ્રમાણિત પાલન
ચિલર ઓછા-GWP રેફ્રિજરેન્ટનો ઉપયોગ કરે છે, જેમાં R-1234yf, R-513A, અને R-32નો સમાવેશ થાય છે, જે EU F-Gas અને US EPA SNAP જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે.
CE, RoHS અને REACH ધોરણો અનુસાર પ્રમાણિત.

નિષ્કર્ષ
જેમ જેમ અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઓપ્ટિકલ મશીનિંગ ઉચ્ચ ચોકસાઈ અને કડક સહિષ્ણુતા તરફ આગળ વધી રહ્યું છે, તેમ તેમ ચોક્કસ થર્મલ નિયંત્રણ અનિવાર્ય બની ગયું છે. ઉચ્ચ-પ્રિસિઝન ચિલર થર્મલ ડ્રિફ્ટને દબાવવામાં, સિસ્ટમ સ્થિરતા સુધારવામાં અને અદ્યતન મશીનિંગ, પોલિશિંગ અને માપન સાધનોના પ્રદર્શનને ટેકો આપવામાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આગળ જોતાં, આગામી પેઢીના ઓપ્ટિકલ ઉત્પાદનની માંગને પહોંચી વળવા માટે બુદ્ધિશાળી કૂલિંગ ટેકનોલોજી અને અલ્ટ્રા-પ્રિસિઝન ઉત્પાદનનું એકીકરણ એકસાથે વિકસિત થવાનું ચાલુ રાખવાની અપેક્ષા છે.