Innen laserprosessering er høyeffektslasere med høy repetisjonsfrekvens i ferd med å bli kjerneutstyret i industriell presisjonsproduksjon. Etter hvert som effekttettheten fortsetter å øke, har imidlertid termisk styring dukket opp som en viktig flaskehals som begrenser systemytelse, levetid og prosesseringsnøyaktighet. Tradisjonelle luft- eller enkle væskekjøleløsninger er ikke lenger tilstrekkelige. Innovative kjøleteknologier driver nå et sprang fremover i bransjen. Denne artikkelen avduker fem avanserte termiske styringsløsninger som hjelper deg med å oppnå effektive og stabile laserprosesseringssystemer.
1. Mikrokanalvæskekjøling: Et «vaskulært nettverk» for presisjonstemperaturkontroll
① Teknologiprinsipp:
Mikronskalakanaler (50–200 μm) er innebygd i laserforsterkningsmodulen eller fiberkombinatoren. Høyhastighets sirkulerende kjølevæske (som vann-glykolblandinger) strømmer direkte i kontakt med varmekilden, og oppnår ekstremt effektiv varmespredning med varmestrømstettheter som overstiger 1000 W/cm².
② Viktige fordeler:
5–10 ganger forbedring i varmespredningseffektivitet sammenlignet med tradisjonell kobberblokkkjøling.
Støtter stabil kontinuerlig laserdrift utover 10 kW.
Kompakt størrelse tillater integrering i miniatyriserte laserhoder, ideelt for produksjonslinjer med begrenset plass.
③ Bruksområder:
Halvleder-sidepumpede moduler, fiberlaserkombinatorer, ultrahurtige laserforsterkere.
2. Kjøling av faseendringsmaterialer (PCM): Et «termisk reservoar» for varmebuffering
① Teknologiprinsipp:
Bruker faseendringsmaterialer (PCM) som parafinvoks eller metalllegeringer, som absorberer store mengder latent varme under overganger mellom fast stoff og væske, og dermed periodisk bufrer topptermiske belastninger.
② Viktige fordeler:
Absorberer forbigående toppvarme i pulserende laserbehandling, og reduserer dermed den umiddelbare belastningen på kjølesystemet.
Reduserer energiforbruket til væskekjølesystemer med opptil 40 %.
③ Bruksområder:
Høyenergipulserte lasere (f.eks. QCW-lasere), 3D-utskriftssystemer med hyppige forbigående termiske sjokk.
3. Termisk spredning i varmerør: En passiv «termisk motorvei»
① Teknologiprinsipp:
Benytter forseglede vakuumrør fylt med arbeidsvæske (som flytende metall), der fordampnings-kondensasjonssykluser raskt overfører lokalisert varme over hele det termiske substratet.
② Viktige fordeler:
Varmeledningsevne opptil 100 ganger kobbers (>50 000 W/m·K), noe som muliggjør energinull termisk utjevning.
Ingen bevegelige deler, vedlikeholdsfri, med en levetid på opptil 100 000 timer.
③ Bruksområder:
Høyeffekts laserdiodematriser, presisjonsoptiske komponenter (f.eks. galvanometre, fokuseringslinser).
4. Jet Impingement-kjøling: En høytrykks-"varmeslukningsapparat"
① Teknologiprinsipp:
En rekke mikrodyser sprøyter kjølevæske med høye hastigheter (>10 m/s) direkte på varmekildeoverflaten, noe som forstyrrer det termiske grenselaget og muliggjør ekstrem konvektiv varmeoverføring.
② Viktige fordeler:
Lokal kjølekapasitet på opptil 2000 W/cm², egnet for enkeltmodusfiberlasere på kilowattnivå.
Målrettet avkjøling av høytemperatursoner (f.eks. laserkrystallens endeflater).
③ Bruksområder:
Enkeltmodus fiberlasere med høy lysstyrke, ikke-lineær krystallkjøling i ultrahurtige lasere.
5. Intelligente termiske styringsalgoritmer: AI-drevet «kjølehjerne»
① Teknologiprinsipp:
Kombinerer temperatursensorer, strømningsmålere og AI-modeller for å forutsi termiske belastninger i sanntid og dynamisk justere kjøleparametere (f.eks. strømningshastighet, temperatur).
② Viktige fordeler:
Adaptiv energioptimalisering forbedrer den totale effektiviteten med over 25 %.
Prediktivt vedlikehold: Analyse av termisk mønster muliggjør tidlige varsler om aldring av pumpekilden, blokkering av kanaler osv.
③ Bruksområder:
Intelligente laserarbeidsstasjoner i Industri 4.0, parallelle lasersystemer med flere moduler.
Etter hvert som laserbehandling utvikler seg mot høyere effekt og større presisjon, har termisk styring utviklet seg fra en «støtteteknologi» til en «kjernefordel». Å velge innovative kjøleløsninger forlenger ikke bare utstyrets levetid og forbedrer prosesseringskvaliteten, men reduserer også de totale driftskostnadene betydelig.
Publiseringstidspunkt: 16. april 2025