लेजर प्रसंस्करण में पांच अत्याधुनिक थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियां

लेजर प्रोसेसिंग के क्षेत्र में, उच्च-शक्ति, उच्च-पुनरावृत्ति-दर वाले लेजर औद्योगिक परिशुद्धता विनिर्माण में मुख्य उपकरण बन रहे हैं। हालाँकि, जैसे-जैसे बिजली घनत्व बढ़ता जा रहा है, थर्मल प्रबंधन एक प्रमुख बाधा के रूप में उभरा है जो सिस्टम के प्रदर्शन, जीवनकाल और प्रसंस्करण सटीकता को सीमित करता है। पारंपरिक वायु या सरल तरल शीतलन समाधान अब पर्याप्त नहीं हैं। अभिनव शीतलन तकनीकें अब उद्योग में एक छलांग आगे बढ़ा रही हैं। यह लेख आपको कुशल और स्थिर लेजर प्रसंस्करण प्रणाली प्राप्त करने में मदद करने के लिए पाँच उन्नत थर्मल प्रबंधन समाधानों का खुलासा करता है।

1. माइक्रोचैनल लिक्विड कूलिंग: सटीक तापमान नियंत्रण के लिए एक "संवहनी नेटवर्क"

① प्रौद्योगिकी सिद्धांत:

लेजर गेन मॉड्यूल या फाइबर कंबाइनर में माइक्रोन-स्केल चैनल (50-200 μm) एम्बेडेड होते हैं। उच्च गति परिसंचारी शीतलक (जैसे पानी-ग्लाइकोल मिश्रण) सीधे गर्मी स्रोत के संपर्क में बहता है, जिससे 1000 W/cm² से अधिक ताप प्रवाह घनत्व के साथ अत्यंत कुशल गर्मी अपव्यय प्राप्त होता है।

② मुख्य लाभ:

पारंपरिक तांबा ब्लॉक शीतलन की तुलना में गर्मी अपव्यय दक्षता में 5-10 गुना सुधार।

10 किलोवाट से अधिक स्थिर सतत लेजर प्रचालन का समर्थन करता है।

कॉम्पैक्ट आकार के कारण इसे लघुकृत लेजर हेड में एकीकृत किया जा सकता है, जो सीमित स्थान वाली उत्पादन लाइनों के लिए आदर्श है।

③ अनुप्रयोग:

सेमीकंडक्टर साइड-पम्प्ड मॉड्यूल, फाइबर लेजर कंबाइनर्स, अल्ट्राफास्ट लेजर एम्पलीफायर्स।

2. चरण परिवर्तन सामग्री (पीसीएम) शीतलन: ताप बफरिंग के लिए एक "थर्मल जलाशय"

① प्रौद्योगिकी सिद्धांत:

पैराफिन मोम या धातु मिश्रधातु जैसे चरण परिवर्तन सामग्रियों (पीसीएम) का उपयोग करता है, जो ठोस-तरल संक्रमण के दौरान बड़ी मात्रा में गुप्त ऊष्मा को अवशोषित करते हैं, जिससे समय-समय पर चरम तापीय भार को बफर किया जाता है।

② मुख्य लाभ:

स्पंदित लेजर प्रसंस्करण में क्षणिक चरम ऊष्मा को अवशोषित करता है, जिससे शीतलन प्रणाली पर तात्कालिक भार कम हो जाता है।

तरल शीतलन प्रणालियों की ऊर्जा खपत को 40% तक कम करता है।

③ अनुप्रयोग:

उच्च ऊर्जा स्पंदित लेजर (जैसे, QCW लेजर), लगातार क्षणिक थर्मल झटकों के साथ 3D मुद्रण प्रणाली।

3. हीट पाइप थर्मल स्प्रेडिंग: एक निष्क्रिय "थर्मल हाईवे"

① प्रौद्योगिकी सिद्धांत:

कार्यशील तरल पदार्थ (जैसे कि तरल धातु) से भरे सीलबंद वैक्यूम ट्यूबों का उपयोग करता है, जहां वाष्पीकरण-संघनन चक्र तेजी से पूरे थर्मल सब्सट्रेट में स्थानीयकृत गर्मी को स्थानांतरित करता है।

② मुख्य लाभ:

तांबे की तुलना में 100 गुना तक की तापीय चालकता (>50,000 W/m·K), जो शून्य-ऊर्जा तापीय समतुल्यता को सक्षम बनाती है।

इसमें कोई हिलने-डुलने वाला भाग नहीं है, रखरखाव-मुक्त है, तथा इसका जीवनकाल 100,000 घंटे तक है।

③ अनुप्रयोग:

उच्च शक्ति लेजर डायोड सरणियाँ, परिशुद्धता ऑप्टिकल घटक (जैसे, गैल्वेनोमीटर, फोकसिंग लेंस)।

4. जेट इम्पिंगमेंट कूलिंग: एक उच्च दबाव वाला "हीट एक्सटिंग्विशर"

① प्रौद्योगिकी सिद्धांत:

सूक्ष्म नोजलों की एक श्रृंखला उच्च गति (> 10 मीटर/सेकेंड) पर शीतलक को सीधे ताप स्रोत सतह पर छिड़कती है, जिससे तापीय सीमा परत बाधित होती है और अत्यधिक संवहनीय ताप स्थानांतरण संभव होता है।

② मुख्य लाभ:

स्थानीय शीतलन क्षमता 2000 W/cm² तक, किलोवाट-स्तर एकल-मोड फाइबर लेज़रों के लिए उपयुक्त।

उच्च तापमान वाले क्षेत्रों (जैसे, लेजर क्रिस्टल अंत्य पृष्ठ) का लक्षित शीतलन।

③ अनुप्रयोग:

एकल-मोड उच्च-चमक फाइबर लेजर, अल्ट्राफास्ट लेजर में नॉनलाइनियर क्रिस्टल कूलिंग।

5. बुद्धिमान थर्मल प्रबंधन एल्गोरिदम: एआई-संचालित "शीतलन मस्तिष्क"

① प्रौद्योगिकी सिद्धांत:

वास्तविक समय में थर्मल भार की भविष्यवाणी करने और शीतलन मापदंडों (जैसे, प्रवाह दर, तापमान) को गतिशील रूप से समायोजित करने के लिए तापमान सेंसर, प्रवाह मीटर और एआई मॉडल को संयोजित करता है।

② मुख्य लाभ:

अनुकूली ऊर्जा अनुकूलन से समग्र दक्षता में 25% से अधिक सुधार होता है।

पूर्वानुमानित रखरखाव: थर्मल पैटर्न विश्लेषण से पंप स्रोत की आयु, चैनल अवरोध आदि के लिए पूर्व चेतावनी मिल जाती है।

③ अनुप्रयोग:

उद्योग 4.0 बुद्धिमान लेजर वर्कस्टेशन, बहु-मॉड्यूल समानांतर लेजर सिस्टम।

जैसे-जैसे लेजर प्रसंस्करण उच्च शक्ति और अधिक परिशुद्धता की ओर आगे बढ़ता है, थर्मल प्रबंधन एक "सहायक प्रौद्योगिकी" से एक "मुख्य विभेदक लाभ" के रूप में विकसित हो गया है। अभिनव शीतलन समाधान चुनने से न केवल उपकरण का जीवन बढ़ता है और प्रसंस्करण गुणवत्ता में सुधार होता है, बल्कि कुल परिचालन लागत में भी उल्लेखनीय कमी आती है।