Īpaši precīza optiskā apstrāde un precīzijas dzesētāju būtiskā loma

Ultraprecīza optiskā apstrāde ir būtiska augstas veiktspējas komponentu ražošanā viedtālruņiem, kosmosa sistēmām, pusvadītājiem un progresīvām attēlveidošanas ierīcēm. Ražošanai virzoties uz nanometru līmeņa precizitāti, temperatūras kontrole kļūst par kritisku faktoru stabilitātes un atkārtojamības nodrošināšanā. Šajā rakstā sniegts pārskats par ultraprecīzu optisko apstrādi, tās tirgus tendencēm, tipisko aprīkojumu un precīzo dzesētāju pieaugošo nozīmi apstrādes precizitātes saglabāšanā.

1. Kas ir īpaši precīza optiskā apstrāde?
Ultraprecīza optiskā apstrāde ir uzlabots ražošanas process, kas apvieno ultraprecīzas darbmašīnas, augstas precizitātes mērīšanas sistēmas un stingru vides kontroli. Tās mērķis ir panākt submikrometra formas precizitāti un nanometra vai subnanometra virsmas raupjumu. Šī tehnoloģija tiek plaši izmantota optisko iekārtu ražošanā, kosmosa inženierijā, pusvadītāju apstrādē un precīzijas instrumentācijā.

Nozares etaloni
* Formas precizitāte: ≤ 0,1 μm
* Virsmas raupjums (Ra/Rq): Nanometra vai subnanometra līmenis

2. Tirgus pārskats un izaugsmes perspektīvas
Saskaņā ar YH Research datiem, globālais īpaši precīzijas apstrādes sistēmu tirgus 2023. gadā sasniedza 2,094 miljardus RMB, un paredzams, ka līdz 2029. gadam tas pieaugs līdz 2,873 miljardiem RMB.
Šajā tirgū īpaši precīzas optiskās apstrādes iekārtu vērtība 2024. gadā tika novērtēta 880 miljonu RMB apmērā, un prognozes līdz 2031. gadam sasniegs 1,17 miljardus RMB un 4,2 % salikto gada pieauguma tempu (2025.–2031. gads).

Reģionālās tendences
* Ziemeļamerika: Lielākais tirgus, kas veido 36% no pasaules tirgus daļas
* Eiropa: Iepriekš dominējošā, tagad pakāpeniski mainās
* Āzijas un Klusā okeāna reģions: strauja izaugsme, pateicoties spēcīgajām ražošanas jaudām un tehnoloģiju ieviešanai

3. Galvenās iekārtas, ko izmanto īpaši precīzā optiskajā apstrādē
Īpaši precīza apstrāde balstās uz ļoti integrētu procesu ķēdi. Katrs aprīkojuma veids veicina pakāpeniski lielāku precizitāti optisko komponentu veidošanā un apdarē.

(1) Īpaši precīza vienpunktu dimanta virpošana (SPDT)
Funkcija: Izmanto dabīgu monokristāla dimanta instrumentu, lai apstrādātu elastīgus metālus (Al, Cu) un infrasarkanos materiālus (Ge, ZnS, CaF₂), pabeidzot virsmas veidošanu un konstrukcijas apstrādi vienā piegājienā.

Galvenās iezīmes
* Gaisa gultņu vārpstas un lineāro motoru piedziņas
* Sasniedz Ra 3–5 nm un formas precizitāti < 0,1 μm
* Augsta jutība pret apkārtējās vides temperatūru
* Nepieciešama precīza dzesētāja vadība, lai stabilizētu vārpstu un mašīnas ģeometriju

(2) Magnetoreoloģiskās apdares (MRF) sistēma
Funkcija: Izmanto magnētiskā lauka kontrolētu šķidrumu, lai veiktu lokalizētu nanometru līmeņa pulēšanu asfēriskām, brīvas formas un augstas precizitātes optiskām virsmām.

Galvenās iezīmes
* Lineāri regulējams materiāla noņemšanas ātrums
* Sasniedz formas precizitāti līdz λ/20
* Nav skrāpējumu vai pamatnes bojājumu
* Rada siltumu vārpstā un magnētiskajās spolēs, kam nepieciešama stabila dzesēšana

(3) Interferometriskās virsmas mērīšanas sistēmas
Funkcija: mēra lēcu, spoguļu un brīvas formas optikas formas novirzi un viļņu frontes precizitāti.

Galvenās iezīmes
* Viļņu frontes izšķirtspēja līdz λ/50
* Automātiska virsmas rekonstrukcija un analīze
* Ļoti atkārtojami, bezkontakta mērījumi
* Temperatūrai jutīgas iekšējās sastāvdaļas (piemēram, He-Ne lāzeri, CCD sensori)

4. Kāpēc ūdens dzesētāji ir svarīgi īpaši precīzai optiskajai apstrādei
Ultraprecīza apstrāde ir ārkārtīgi jutīga pret termiskām izmaiņām. Vārpstas motoru, pulēšanas sistēmu un optisko mērīšanas instrumentu radītais siltums var izraisīt konstrukcijas deformāciju vai materiāla izplešanos. Pat 0,1 °C temperatūras svārstības var ietekmēt apstrādes precizitāti.
Precīzijas dzesētāji stabilizē dzesēšanas šķidruma temperatūru, noņem lieko siltumu un novērš termisko novirzi. Ar temperatūras stabilitāti ±0,1 °C vai labāku, precīzijas dzesētāji nodrošina nemainīgu veiktspēju submikrona un nanometra līmenī apstrādes, pulēšanas un mērīšanas operācijās.

5. Dzesētāja izvēle īpaši precīzai optiskajai iekārtai: sešas galvenās prasības
Augstas klases optiskajām iekārtām ir nepieciešams vairāk nekā tikai standarta dzesēšanas iekārtas. To precīzijas dzesētājiem ir jānodrošina uzticama temperatūras kontrole, tīra cirkulācija un inteliģenta sistēmas integrācija. TEYU CWUP un RMUP sērijas ir paredzētas šiem progresīvajiem lietojumiem, piedāvājot šādas iespējas:

(1) Īpaši stabila temperatūras kontrole
Temperatūras stabilitāte ir no ±0,1 °C līdz ±0,08 °C, kas palīdz saglabāt precizitāti vārpstās, optikā un konstrukcijas komponentos.

(2) Inteliģenta PID regulēšana
PID algoritmi ātri reaģē uz siltuma slodzes izmaiņām, samazinot pārsniegumu un saglabājot stabilu darbību.

(3) Tīra, pret koroziju izturīga cirkulācija
Modeļi, piemēram, RMUP-500TNP, ietver 5 μm filtrāciju, lai samazinātu piemaisījumus, aizsargātu optiskos moduļus un novērstu kaļķakmens uzkrāšanos.

(4) Spēcīga sūknēšanas veiktspēja
Augstas pacelšanas sūkņi nodrošina stabilu plūsmu un spiedienu tādām detaļām kā vadotnes, spoguļi un ātrgaitas vārpstas.

(5) Vieda savienojamība un aizsardzība
Atbalsts RS-485 Modbus nodrošina uzraudzību reāllaikā un tālvadību. Daudzlīmeņu trauksmes signāli un pašdiagnostika uzlabo darbības drošību.

(6) Videi draudzīgi aukstumaģenti un sertificēta atbilstība
Dzesētājos tiek izmantoti aukstumaģenti ar zemu GWP, tostarp R-1234yf, R-513A un R-32, kas atbilst ES F-gāzu un ASV EPA SNAP prasībām.
Sertificēts atbilstoši CE, RoHS un REACH standartiem.

Secinājums
Tā kā īpaši precīza optiskā apstrāde attīstās, virzoties uz lielāku precizitāti un stingrākām pielaidēm, precīza termiskā kontrole ir kļuvusi neaizstājama. Augstas precizitātes dzesētājiem ir izšķiroša nozīme termiskās novirzes novēršanā, sistēmas stabilitātes uzlabošanā un modernu apstrādes, pulēšanas un mērīšanas iekārtu veiktspējas atbalstīšanā. Raugoties nākotnē, paredzams, ka inteliģento dzesēšanas tehnoloģiju un īpaši precīzas ražošanas integrācija turpinās attīstīties kopā, lai apmierinātu nākamās paaudzes optiskās ražošanas prasības.