Gia công quang học siêu chính xác và vai trò thiết yếu của máy làm lạnh chính xác

Gia công quang học siêu chính xác là nền tảng cơ bản để sản xuất các linh kiện hiệu suất cao cho điện thoại thông minh, hệ thống hàng không vũ trụ, chất bán dẫn và thiết bị hình ảnh tiên tiến. Khi ngành sản xuất hướng tới độ chính xác ở cấp độ nanomet, kiểm soát nhiệt độ trở thành một yếu tố quan trọng để đảm bảo tính ổn định và độ lặp lại. Bài viết này cung cấp tổng quan về gia công quang học siêu chính xác, xu hướng thị trường, thiết bị tiêu biểu và tầm quan trọng ngày càng tăng của máy làm lạnh chính xác trong việc duy trì độ chính xác gia công.

1. Gia công quang học siêu chính xác là gì?
Gia công quang học siêu chính xác là một quy trình sản xuất tiên tiến kết hợp máy công cụ siêu chính xác, hệ thống đo lường độ chính xác cao và kiểm soát môi trường nghiêm ngặt. Mục tiêu của nó là đạt được độ chính xác hình dạng dưới micromet và độ nhám bề mặt nanomet hoặc dưới nanomet. Công nghệ này được sử dụng rộng rãi trong chế tạo quang học, kỹ thuật hàng không vũ trụ, gia công bán dẫn và thiết bị đo lường chính xác.

Tiêu chuẩn ngành
* Độ chính xác hình dạng: ≤ 0,1 μm
* Độ nhám bề mặt (Ra/Rq): Mức nanomet hoặc dưới nanomet

2. Tổng quan thị trường và triển vọng tăng trưởng
Theo YH Research, thị trường toàn cầu về hệ thống gia công siêu chính xác đạt 2,094 tỷ RMB vào năm 2023 và dự kiến ​​sẽ tăng lên 2,873 tỷ RMB vào năm 2029.
Trong thị trường này, thiết bị gia công quang học siêu chính xác được định giá ở mức 880 triệu RMB vào năm 2024, với dự báo đạt 1,17 tỷ RMB vào năm 2031 và CAGR là 4,2% (2025–2031).

Xu hướng khu vực
* Bắc Mỹ: Thị trường lớn nhất, chiếm 36% thị phần toàn cầu
* Châu Âu: Trước đây chiếm ưu thế, hiện đang dần chuyển dịch
* Châu Á - Thái Bình Dương: Tăng trưởng nhanh chóng nhờ năng lực sản xuất mạnh mẽ và áp dụng công nghệ

3. Thiết bị cốt lõi được sử dụng trong gia công quang học siêu chính xác
Gia công siêu chính xác dựa trên chuỗi quy trình tích hợp cao. Mỗi loại thiết bị đều góp phần nâng cao độ chính xác trong việc định hình và hoàn thiện các linh kiện quang học.

(1) Tiện kim cương một điểm siêu chính xác (SPDT)
Chức năng: Sử dụng công cụ kim cương đơn tinh thể tự nhiên để gia công kim loại dẻo (Al, Cu) và vật liệu hồng ngoại (Ge, ZnS, CaF₂), hoàn thiện việc định hình bề mặt và gia công kết cấu trong một lần gia công.

Các tính năng chính
* Trục chính có ổ trục khí và động cơ tuyến tính
* Đạt Ra 3–5 nm và độ chính xác hình dạng < 0,1 μm
* Rất nhạy cảm với nhiệt độ môi trường
* Yêu cầu kiểm soát máy làm lạnh chính xác để ổn định trục chính và hình dạng máy

(2) Hệ thống hoàn thiện từ lưu biến (MRF)
Chức năng: Sử dụng chất lỏng được điều khiển bằng từ trường để thực hiện đánh bóng cục bộ ở cấp độ nanomet cho các bề mặt quang học phi cầu, dạng tự do và có độ chính xác cao.

Các tính năng chính
* Tốc độ loại bỏ vật liệu có thể điều chỉnh tuyến tính
* Đạt độ chính xác hình dạng lên đến λ/20
* Không có vết xước hoặc hư hỏng bên dưới bề mặt
* Tạo ra nhiệt ở trục chính và cuộn dây từ, cần làm mát ổn định

(3) Hệ thống đo bề mặt giao thoa
Chức năng: Đo độ lệch hình dạng và độ chính xác mặt sóng của thấu kính, gương và quang học dạng tự do.

Các tính năng chính
* Độ phân giải mặt sóng lên đến λ/50
* Tự động tái tạo và phân tích bề mặt
* Đo lường không tiếp xúc, có độ lặp lại cao
* Các thành phần bên trong nhạy cảm với nhiệt độ (ví dụ: tia laser He-Ne, cảm biến CCD)

4. Tại sao máy làm lạnh nước lại cần thiết cho gia công quang học siêu chính xác
Gia công siêu chính xác cực kỳ nhạy cảm với biến thiên nhiệt. Nhiệt sinh ra từ động cơ trục chính, hệ thống đánh bóng và dụng cụ đo quang học có thể gây biến dạng cấu trúc hoặc giãn nở vật liệu. Ngay cả biến động nhiệt độ 0,1°C cũng có thể ảnh hưởng đến độ chính xác gia công.
Máy làm lạnh chính xác ổn định nhiệt độ chất làm mát, loại bỏ nhiệt dư thừa và ngăn ngừa trôi nhiệt. Với độ ổn định nhiệt độ ±0,1°C hoặc tốt hơn, máy làm lạnh chính xác hỗ trợ hiệu suất ổn định ở cấp độ dưới micron và nanomet trong suốt quá trình gia công, đánh bóng và đo lường.

5. Lựa chọn máy làm lạnh cho thiết bị quang học siêu chính xác: Sáu yêu cầu chính
Các máy quang học cao cấp đòi hỏi nhiều hơn các bộ phận làm mát tiêu chuẩn. Máy làm lạnh chính xác của chúng phải cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ đáng tin cậy, tuần hoàn sạch và tích hợp hệ thống thông minh. Dòng sản phẩm TEYU CWUP và RMUP được thiết kế cho các ứng dụng tiên tiến này, cung cấp các khả năng sau:

(1) Kiểm soát nhiệt độ siêu ổn định
Độ ổn định nhiệt độ dao động từ ±0,1°C đến ±0,08°C, giúp duy trì độ chính xác ở trục chính, quang học và các thành phần cấu trúc.

(2) Điều chỉnh PID thông minh
Thuật toán PID phản ứng nhanh với các biến đổi tải nhiệt, giảm thiểu hiện tượng quá nhiệt và duy trì hoạt động ổn định.

(3) Lưu thông sạch, chống ăn mòn
Các mẫu như RMUP-500TNP tích hợp bộ lọc 5 μm để giảm tạp chất, bảo vệ mô-đun quang học và ngăn ngừa sự tích tụ cặn.

(4) Hiệu suất bơm mạnh mẽ
Bơm nâng cao đảm bảo lưu lượng và áp suất ổn định cho các bộ phận như thanh dẫn hướng, gương và trục chính tốc độ cao.

(5) Kết nối và bảo vệ thông minh
Hỗ trợ RS-485 Modbus cho phép giám sát thời gian thực và điều khiển từ xa. Cảnh báo đa cấp và tự chẩn đoán giúp tăng cường an toàn vận hành.

(6) Chất làm lạnh thân thiện với môi trường và tuân thủ được chứng nhận
Máy làm lạnh sử dụng chất làm lạnh có GWP thấp, bao gồm R-1234yf, R-513A và R-32, đáp ứng các yêu cầu của EU F-Gas và US EPA SNAP.
Được chứng nhận theo tiêu chuẩn CE, RoHS và REACH.

Phần kết luận
Khi gia công quang học siêu chính xác ngày càng tiến bộ, hướng tới độ chính xác cao hơn và dung sai chặt chẽ hơn, việc kiểm soát nhiệt chính xác đã trở nên vô cùng cần thiết. Máy làm lạnh có độ chính xác cao đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn sự trôi dạt nhiệt, cải thiện độ ổn định của hệ thống và hỗ trợ hiệu suất của các thiết bị gia công, đánh bóng và đo lường tiên tiến. Trong tương lai, việc tích hợp công nghệ làm mát thông minh và sản xuất siêu chính xác dự kiến ​​sẽ tiếp tục phát triển cùng nhau để đáp ứng nhu cầu sản xuất quang học thế hệ tiếp theo.