Itin tikslus optinis apdirbimas ir esminis tiksliųjų aušintuvų vaidmuo

Itin tikslus optinis apdirbimas yra esminis dalykas gaminant didelio našumo komponentus išmaniesiems telefonams, aviacijos ir kosmoso sistemoms, puslaidininkiams ir pažangiems vaizdo gavimo įrenginiams. Gamybai siekiant nanometrų lygio tikslumo, temperatūros kontrolė tampa svarbiausiu veiksniu užtikrinant stabilumą ir pakartojamumą. Šiame straipsnyje pateikiama itin tikslaus optinio apdirbimo apžvalga, jo rinkos tendencijos, tipinė įranga ir didėjanti tiksliųjų aušintuvų svarba išlaikant apdirbimo tikslumą.

1. Kas yra itin tikslus optinis apdirbimas?
Itin tikslus optinis apdirbimas yra pažangus gamybos procesas, apjungiantis itin tikslias stakles, didelio tikslumo matavimo sistemas ir griežtą aplinkos kontrolę. Jo tikslas – pasiekti submikrometro formos tikslumą ir nanometro arba subnanometro paviršiaus šiurkštumą. Ši technologija plačiai naudojama optinių įrenginių gamyboje, aviacijos ir kosmoso inžinerijoje, puslaidininkių apdirbime ir tiksliųjų prietaisų gamyboje.

Pramonės lyginamieji rodikliai
* Formos tikslumas: ≤ 0,1 μm
* Paviršiaus šiurkštumas (Ra/Rq): Nanometro arba subnanometro lygmuo

2. Rinkos apžvalga ir augimo perspektyvos
„YH Research“ duomenimis, pasaulinė itin tikslaus apdirbimo sistemų rinka 2023 m. pasiekė 2,094 mlrd. RMB ir tikimasi, kad iki 2029 m. ji išaugs iki 2,873 mlrd. RMB.
Šioje rinkoje itin tikslaus optinio apdirbimo įrangos vertė 2024 m. buvo 880 mln. RMB, o prognozuojama, kad iki 2031 m. ji pasieks 1,17 mlrd. RMB, o metinis augimo tempas (2025–2031 m.) – 4,2 %.

Regioninės tendencijos
* Šiaurės Amerika: didžiausia rinka, užimanti 36 % pasaulinės rinkos dalies
* Europa: Anksčiau dominavusi, dabar pamažu keičiasi
* Azijos ir Ramiojo vandenyno regionas: sparčiai auga dėl didelių gamybos pajėgumų ir technologijų diegimo

3. Pagrindinė įranga, naudojama itin tiksliam optiniam apdirbimui
Itin tikslus apdirbimas remiasi labai integruota procesų grandine. Kiekvienas įrangos tipas prisideda prie vis didesnio optinių komponentų formavimo ir apdailos tikslumo.

(1) Itin tikslus vieno taško deimantinis tekinimas (SPDT)
Funkcija: Naudoja natūralų monokristalinį deimantinį įrankį kaliesiems metalams (Al, Cu) ir infraraudonųjų spindulių medžiagoms (Ge, ZnS, CaF₂) apdirbti, vienu ėjimu užbaigiant paviršiaus formavimą ir konstrukcinį apdirbimą.

Pagrindinės savybės
* Oro guolių velenas ir linijinių variklių pavaros
* Pasiekia Ra 3–5 nm ir formos tikslumą < 0,1 μm
* Labai jautrus aplinkos temperatūrai
* Reikalingas tikslus aušintuvo valdymas, kad būtų galima stabilizuoti veleną ir mašinos geometriją

(2) Magnetorheologinės apdailos (MRF) sistema
Funkcija: Naudoja magnetinio lauko kontroliuojamą skystį, skirtą lokalizuotam nanometrų lygio poliravimui asferiniams, laisvos formos ir didelio tikslumo optiniams paviršiams.

Pagrindinės savybės
* Tiesiai reguliuojamas medžiagos pašalinimo greitis
* Pasiekia formos tikslumą iki λ/20
* Nėra įbrėžimų ar kitų pagrindinių pažeidimų
* Sukelia šilumą velene ir magnetinėse ritėse, todėl reikalingas stabilus aušinimas

(3) Interferometrinės paviršiaus matavimo sistemos
Funkcija: matuoja lęšių, veidrodžių ir laisvos formos optikos formos nuokrypį ir bangos fronto tikslumą.

Pagrindinės savybės
* Bangos fronto skiriamoji geba iki λ/50
* Automatinis paviršiaus rekonstravimas ir analizė
* Labai pakartojami, nekontaktiniai matavimai
* Temperatūrai jautrūs vidiniai komponentai (pvz., He-Ne lazeriai, CCD jutikliai)

4. Kodėl vandens aušintuvai yra būtini itin tiksliam optiniam apdirbimui
Itin tikslus apdirbimas yra itin jautrus temperatūros pokyčiams. Veleno variklių, poliravimo sistemų ir optinių matavimo įrankių skleidžiama šiluma gali sukelti konstrukcijos deformaciją arba medžiagos išsiplėtimą. Net 0,1 °C temperatūros svyravimas gali turėti įtakos apdirbimo tikslumui.
Tikslūs aušintuvai stabilizuoja aušinimo skysčio temperatūrą, pašalina šilumos perteklių ir apsaugo nuo šiluminio dreifo. Esant ±0,1 °C ar geresniam temperatūros stabilumui, tikslūs aušintuvai užtikrina nuoseklų submikronų ir nanometrų lygio našumą atliekant apdirbimo, poliravimo ir matavimo operacijas.

5. Itin tikslios optinės įrangos aušintuvo pasirinkimas: šeši pagrindiniai reikalavimai
Aukščiausios klasės optiniams įrenginiams reikia daugiau nei standartinių aušinimo įrenginių. Jų tikslūs aušintuvai turi užtikrinti patikimą temperatūros valdymą, švarią cirkuliaciją ir išmanią sistemos integraciją. „TEYU CWUP“ ir „RMUP“ serijos yra sukurtos šioms pažangioms reikmėms ir siūlo šias galimybes:

(1) Itin stabilus temperatūros valdymas
Temperatūros stabilumas svyruoja nuo ±0,1 °C iki ±0,08 °C, o tai padeda išlaikyti tikslumą verpstėse, optikoje ir konstrukciniuose komponentuose.

(2) Pažangus PID reguliavimas
PID algoritmai greitai reaguoja į šilumos apkrovos svyravimus, sumažindami viršijimą ir palaikydami stabilų veikimą.

(3) Švari, korozijai atspari cirkuliacija
Tokie modeliai kaip RMUP-500TNP turi 5 μm filtravimą, kad sumažintų priemaišas, apsaugotų optinius modulius ir užkirstų kelią apnašų susidarymui.

(4) Didelis siurbimo našumas
Didelio pakėlimo siurbliai užtikrina stabilų srautą ir slėgį tokiems komponentams kaip kreipiančiosios, veidrodžiai ir greitaeigiai velenai.

(5) Išmanus ryšys ir apsauga
RS-485 „Modbus“ palaikymas leidžia stebėti ir valdyti įrenginį nuotoliniu būdu. Daugiapakopiai signalizacijos ir savidiagnostika padidina eksploatavimo saugą.

(6) Ekologiški šaldymo agentai ir sertifikuota atitiktis
Šaldymo įrenginiuose naudojami mažo GWP šaltnešiai, įskaitant R-1234yf, R-513A ir R-32, kurie atitinka ES F-dujų ir JAV EPA SNAP reikalavimus.
Sertifikuota pagal CE, RoHS ir REACH standartus.

Išvada
Itin tiksliam optiniam apdirbimui tobulėjant siekiant didesnio tikslumo ir griežtesnių tolerancijų, tikslus šiluminis valdymas tapo nepakeičiamas. Didelio tikslumo aušintuvai atlieka labai svarbų vaidmenį slopinant šiluminį dreifą, gerinant sistemos stabilumą ir palaikant pažangios apdirbimo, poliravimo ir matavimo įrangos našumą. Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad intelektualiųjų aušinimo technologijų ir itin tikslios gamybos integracija ir toliau vystysis kartu, kad būtų patenkinti naujos kartos optinės gamybos reikalavimai.