เทคโนโลยีการจัดการความร้อนอันล้ำสมัย 5 ประการในการประมวลผลด้วยเลเซอร์

ในด้านการประมวลผลด้วยเลเซอร์ เลเซอร์กำลังสูงและอัตราการทำซ้ำสูงกำลังกลายเป็นอุปกรณ์หลักในการผลิตที่มีความแม่นยำระดับอุตสาหกรรม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง การจัดการความร้อนจึงกลายเป็นปัญหาสำคัญที่จำกัดประสิทธิภาพ อายุการใช้งาน และความแม่นยำของระบบ โซลูชันระบายความร้อนด้วยอากาศหรือของเหลวแบบเดิมไม่เพียงพออีกต่อไป เทคโนโลยีระบายความร้อนที่เป็นนวัตกรรมกำลังขับเคลื่อนความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดดในอุตสาหกรรม บทความนี้จะเปิดเผยโซลูชันการจัดการความร้อนขั้นสูง 5 ประการที่จะช่วยให้คุณบรรลุระบบการประมวลผลด้วยเลเซอร์ที่มีประสิทธิภาพและเสถียร

1. ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบไมโครแชนเนล: “เครือข่ายหลอดเลือด” สำหรับการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ

① หลักการเทคโนโลยี:

ช่องสัญญาณขนาดไมครอน (50–200 ไมโครเมตร) ถูกฝังอยู่ในโมดูลขยายเลเซอร์หรือตัวรวมไฟเบอร์ สารหล่อเย็นหมุนเวียนความเร็วสูง (เช่น ส่วนผสมของน้ำและไกลคอล) ไหลผ่านโดยตรงเมื่อสัมผัสกับแหล่งความร้อน ทำให้สามารถระบายความร้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด โดยมีความหนาแน่นของฟลักซ์ความร้อนสูงกว่า 1,000 วัตต์/ตารางเซนติเมตร

② ข้อได้เปรียบหลัก:

ปรับปรุงประสิทธิภาพการระบายความร้อนได้ 5–10 เท่า เมื่อเทียบกับการระบายความร้อนด้วยบล็อกทองแดงแบบดั้งเดิม

รองรับการทำงานเลเซอร์ต่อเนื่องที่เสถียรเกิน 10 กิโลวัตต์

ขนาดกะทัดรัดช่วยให้สามารถรวมเข้ากับหัวเลเซอร์ขนาดเล็กได้ เหมาะสำหรับสายการผลิตที่มีพื้นที่จำกัด

③ การใช้งาน:

โมดูลปั๊มด้านข้างเซมิคอนดักเตอร์ ตัวรวมเลเซอร์ไฟเบอร์ เครื่องขยายสัญญาณเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ

2. การระบายความร้อนด้วยวัสดุเปลี่ยนสถานะ (PCM): “แหล่งกักเก็บความร้อน” สำหรับการบัฟเฟอร์ความร้อน

① หลักการเทคโนโลยี:

ใช้สารเปลี่ยนสถานะ (PCM) เช่น พาราฟินแว็กซ์หรือโลหะผสม ซึ่งดูดซับความร้อนแฝงในปริมาณมากในระหว่างการเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นของเหลว จึงช่วยรองรับภาระความร้อนสูงสุดเป็นระยะๆ

② ข้อได้เปรียบหลัก:

ดูดซับความร้อนสูงสุดชั่วคราวในกระบวนการเลเซอร์แบบพัลส์ ช่วยลดภาระทันทีบนระบบระบายความร้อน

ลดการใช้พลังงานของระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวได้ถึง 40%

③ การใช้งาน:

เลเซอร์แบบพัลส์พลังงานสูง (เช่น เลเซอร์ QCW) ระบบการพิมพ์ 3 มิติที่มีการช็อกความร้อนชั่วคราวบ่อยครั้ง

3. การกระจายความร้อนของท่อระบายความร้อน: “ทางด่วนความร้อน” แบบพาสซีฟ

① หลักการเทคโนโลยี:

ใช้หลอดสุญญากาศแบบปิดผนึกที่เต็มไปด้วยของไหลในการทำงาน (เช่น โลหะเหลว) โดยที่วงจรการระเหย-ควบแน่นจะถ่ายเทความร้อนเฉพาะที่อย่างรวดเร็วไปยังพื้นผิวความร้อนทั้งหมด

② ข้อได้เปรียบหลัก:

มีค่าการนำความร้อนสูงถึง 100 เท่าของทองแดง (>50,000 W/m·K) ช่วยให้ปรับสมดุลความร้อนได้โดยไม่ต้องใช้พลังงานเลย

ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ไม่ต้องบำรุงรักษา มีอายุการใช้งานสูงสุดถึง 100,000 ชั่วโมง

③ การใช้งาน:

อาร์เรย์ไดโอดเลเซอร์กำลังสูง ส่วนประกอบออปติกที่มีความแม่นยำ (เช่น แกลวาโนมิเตอร์ เลนส์โฟกัส)

4. ระบบระบายความร้อนด้วยแรงดันเจ็ต: “เครื่องดับเพลิงความร้อน” แรงดันสูง

① หลักการเทคโนโลยี:

หัวฉีดไมโครหลายชุดจะพ่นสารหล่อเย็นด้วยความเร็วสูง (>10 ม./วินาที) โดยตรงไปยังพื้นผิวแหล่งกำเนิดความร้อน โดยทำลายชั้นขอบเขตความร้อน และทำให้เกิดการถ่ายเทความร้อนแบบพาความร้อนในระดับสูงสุด

② ข้อได้เปรียบหลัก:

ความสามารถในการทำความเย็นในพื้นที่สูงถึง 2000 W/cm² เหมาะสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์โหมดเดียวระดับกิโลวัตต์

การทำความเย็นแบบกำหนดเป้าหมายของโซนอุณหภูมิสูง (เช่น หน้าปลายคริสตัลเลเซอร์)

③ การใช้งาน:

เลเซอร์ไฟเบอร์ความสว่างสูงโหมดเดียว การระบายความร้อนคริสตัลแบบไม่เชิงเส้นในเลเซอร์ความเร็วสูงพิเศษ

5. อัลกอริทึมการจัดการความร้อนอัจฉริยะ: “สมองระบายความร้อน” ที่ขับเคลื่อนด้วย AI

① หลักการเทคโนโลยี:

ผสมผสานเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ มาตรวัดอัตราการไหล และโมเดล AI เพื่อคาดการณ์ภาระความร้อนแบบเรียลไทม์ และปรับพารามิเตอร์การทำความเย็นแบบไดนามิก (เช่น อัตราการไหล อุณหภูมิ)

② ข้อได้เปรียบหลัก:

การเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานแบบปรับตัวช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมได้มากกว่า 25%

การบำรุงรักษาเชิงคาดการณ์: การวิเคราะห์รูปแบบความร้อนช่วยให้สามารถเตือนล่วงหน้าเกี่ยวกับการเสื่อมสภาพของแหล่งปั๊ม การอุดตันของช่อง ฯลฯ

③ การใช้งาน:

สถานีงานเลเซอร์อัจฉริยะอุตสาหกรรม 4.0 ระบบเลเซอร์แบบขนานหลายโมดูล

ในขณะที่การประมวลผลด้วยเลเซอร์กำลังพัฒนาไปสู่พลังงานที่สูงขึ้นและความแม่นยำที่มากขึ้น การจัดการความร้อนจึงได้พัฒนาจาก "เทคโนโลยีเสริม" มาเป็น "ข้อได้เปรียบหลักที่แตกต่าง" การเลือกโซลูชันระบายความร้อนที่เป็นนวัตกรรมใหม่ไม่เพียงแต่ช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และเพิ่มคุณภาพการประมวลผลเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงานโดยรวมได้อย่างมากอีกด้วย