|   市場概要

文部科学省が質の高い教育を重視する傾向が強まる中、ますます多くの学校や家庭が、子供たちの実践的なスキル育成に注目しています。3Dプリンター（3Dレーザーカッティングマシンとも呼ばれます）は、学校教育や家庭教育の現場で広く利用されています。3Dプリンターの印刷速度と寿命は、主要部品であるレーザー管に大きく依存しています。現在、家庭用として一般的に検討されているのは、比較的高速で印刷ニーズを満たす40W程度のCO2レーザー管です。CO2レーザー管は、10.6μmのレーザー波長を使用し、20kW以上の出力を持つレーザービームを生成します。長時間運転すると大量の熱が発生します。レーザー管の動作温度が高すぎると、3Dレーザー彫刻機に不可逆的な損傷を与える可能性があります。

|   市場の課題

CO2レーザー管の高コストは、レーザー彫刻機の正常な動作を保証する上で重要な要素です。現在、3Dレーザー彫刻機におけるCO2レーザー管の冷却と放熱における問題点は、主に以下の通りです。

1. 空冷による冷却効果が不十分：空冷は一般的な冷却方法ですが、高出力CO2レーザー管の場合、純粋な空冷だけでは冷却ニーズを満たすことができません。レーザー管内の温度は上昇し続け、レーザー効率が低下し、場合によっては機械が焼損する現象が発生することがあります。

2. 放電管の温度は高いものの、自己冷却能力には限界があり、レーザー出力が低下する：CO2レーザー管は動作中に大量の熱を発生しますが、放熱能力の限界により、この熱を効果的に放散できず、温度が上昇し続けます。CO2レーザー管内の温度が上昇すると、レーザー効率が低下し、レーザー出力が低下します。これはレーザー加工工程におけるエネルギー密度と切削深さに直接影響し、切削効率にも影響を及ぼします。

3. 冷却水流量の大きな変動：冷却水流量の変動が大きすぎると、レーザー管の冷却効果が不安定になり、レーザー管内部の温度変動につながり、発電管の破損につながる可能性があります。

| TOPSFLOソリューション

冷却サイクル全体の効率性は、水ポンプの性能に大きく左右されます。TOPSFLOレーザー冷却循環ポンプは優れた冷却効果を発揮し、レーザー切断機メーカーが現在直面している問題をより効果的に解決します。

1. インテリジェント制御：TOPSFLO DCブラシレス遠心水ポンプは、インテリジェント制御機能を搭載してカスタマイズ可能で、PCBA制御ボードは冷却水の入口と出口の流量を監視・制御できます。冷却水流量が少なく、レーザー管の温度が高すぎる場合、制御ユニットが冷却循環水ポンプの動作状態と冷却能力を調整し、レーザー管内の温度の継続的な上昇を回避します。

2. カスタマイズパラメータ：レーザー管の温度を一定範囲内に維持するためには、レーザー管から発生する熱と冷却循環ポンプから奪う熱が動的バランスをとる必要があります。TOPSFLO冷却ポンプは、レーザー管の冷却および放熱要件に合わせて、最大流量9L/分、最大揚程5Mにカスタマイズされています。コンパクトなサイズでありながら、流量と揚程を最適化し、システムの放熱要件を満たします。

3. 安定した流量：TOPSFLO遠心ポンプは、同業他社の中でも最高品質の材料で製造されており、製品設計の初期段階から部品の安定性を考慮しています。複数の検証テストを経て、バッチの一貫性が高く、故障率が低いため、一定で信頼性の高い流量を提供でき、レーザー波長の一定性を維持し、レーザーの寿命を延ばすことができます。

3Dレーザー切断機用冷却ポンプの概略図