Primjena lasera velike snage u visokotehnološkoj i teškoj industriji

U protekle tri godine, zbog pandemije, stopa rasta potražnje za industrijskim laserima se usporila. Međutim, razvoj laserske tehnologije nije stao. U oblasti vlaknastih lasera, sukcesivno su lansirani ultra-snažni vlaknasti laseri od 60 kW i više, podižući snagu industrijskih lasera na viši nivo.

Kolika je potražnja za laserima velike snage iznad 30.000 vati?

Za višemodne kontinuirane vlaknaste lasere, povećanje snage dodavanjem modula čini se kao dogovoreni način. U posljednjih nekoliko godina, snaga se povećavala za 10.000 vati svake godine. Međutim, realizacija industrijskog rezanja i zavarivanja za lasere ultra visoke snage je još teža i zahtijeva veću stabilnost. U 2022. godini, snaga od 30.000 vati će se koristiti u velikim razmjerima za lasersko rezanje, a oprema od 40.000 vati je trenutno u fazi istraživanja za primjenu u malim razmjerima.

U eri kilovatnih vlaknastih lasera, snage ispod 6 kW mogu se koristiti za rezanje i zavarivanje većine uobičajenih metalnih proizvoda, kao što su liftovi, automobili, kupaonice, kuhinjski pribor, namještaj i šasije, s debljinama koje ne prelaze 10 mm za limove i cijevi. Brzina rezanja lasera od 10.000 vati je dvostruko veća od brzine rezanja lasera od 6.000 vati, a brzina rezanja lasera od 20.000 vati je više od 60% veća od brzine rezanja lasera od 10.000 vati. Također probija granicu debljine i može rezati ugljični čelik preko 50 mm, što je rijetkost kod općih industrijskih proizvoda. Šta je onda sa laserima velike snage iznad 30.000 vati?

Primjena lasera velike snage za poboljšanje kvalitete brodogradnje

U aprilu ove godine, francuski predsjednik Macron posjetio je Kinu, u pratnji kompanija kao što su Airbus, DaFei Shipping i francuski dobavljač električne energije Électricité de France.

Francuski proizvođač aviona Airbus objavio je sporazum o kupovini 160 aviona s Kinom, ukupne vrijednosti od približno 20 milijardi dolara. Također će graditi drugu proizvodnu liniju u Tianjinu. Kineska brodogradilišna grupa (China Shipbuilding Group Corporation) potpisala je sporazum o saradnji sa francuskom kompanijom DaFei Shipping Group, koji uključuje izgradnju 16 super velikih kontejnerskih brodova tipa 2, vrijednih preko 21 milijarde juana. Kineska grupa za opću nuklearnu energiju i Électricité de France imaju blisku saradnju, a nuklearna elektrana Taishan je klasičan primjer.

Laserska oprema velike snage, u rasponu od 30.000 do 50.000 vati, ima mogućnost rezanja čeličnih ploča debljine preko 100 mm. Brodogradnja je industrija koja u velikoj mjeri koristi debele metalne ploče, pri čemu tipični komercijalni brodovi imaju čelične ploče trupa debljine preko 25 mm, a veliki teretni brodovi čak i preko 60 mm. Veliki ratni brodovi i super veliki kontejnerski brodovi mogu koristiti specijalne čelike debljine 100 mm. Lasersko zavarivanje ima veće brzine, manje termičke deformacije i ponovne obrade, veći kvalitet zavara, smanjenu potrošnju dodatnog materijala i značajno poboljšan kvalitet proizvoda. Pojavom lasera snage desetinama hiljada vati, više ne postoje ograničenja u laserskom rezanju i zavarivanju za brodogradnju, što otvara veliki potencijal za buduću zamjenu.

Luksuzni kruzeri smatraju se vrhuncem brodogradnje, koju tradicionalno monopolizira nekoliko brodogradilišta poput talijanskog Fincantierija i njemačkog Meyer Werfta. Laserska tehnologija se široko koristi za obradu materijala u ranim fazama izgradnje brodova. Planirano je da prvi kineski kruzer bude porinut do kraja 2023. godine. China Merchants Group je također unaprijedila izgradnju centra za lasersku obradu u Nantong Haitongu za svoj projekt proizvodnje kruzera, koji uključuje proizvodnu liniju tankih ploča laserskim rezanjem i zavarivanjem velike snage. Očekuje se da će ovaj trend primjene postepeno prodrijeti i na civilne komercijalne brodove. Kina ima najviše narudžbi za brodogradnju na svijetu, a uloga lasera u rezanju i zavarivanju debelih metalnih ploča će nastaviti rasti.

Primjena lasera od 10 kW+ u vazduhoplovstvu

Sistemi za svemirski transport prvenstveno uključuju rakete i komercijalne avione, pri čemu je smanjenje težine ključni faktor. Ovo nameće nove zahtjeve za rezanje i zavarivanje aluminijskih i titanovih legura. Laserska tehnologija je neophodna za postizanje visokopreciznih procesa zavarivanja i rezanja. Pojava lasera velike snage od 10 kW+ donijela je sveobuhvatna unapređenja u vazduhoplovnoj industriji u smislu kvaliteta rezanja, efikasnosti rezanja i visoke integracije inteligencije. 

U proizvodnom procesu vazduhoplovne industrije postoje mnoge komponente koje zahtijevaju rezanje i zavarivanje, uključujući komore za sagorijevanje motora, kućišta motora, okvire aviona, panele repnih krila, saćaste strukture i glavne rotore helikoptera. Ove komponente imaju izuzetno stroge zahtjeve za spojeve rezanja i zavarivanja.

Airbus već dugo koristi tehnologiju lasera velike snage. U proizvodnji aviona A340, sve unutrašnje pregrade od aluminijumske legure zavaruju se laserima. Postignut je revolucionaran napredak u laserskom zavarivanju obloga i nosača trupa, što je implementirano na Airbusu A380. Kina je uspješno testirala veliki avion C919 domaće proizvodnje i isporučit će ga ove godine. Postoje i budući projekti poput razvoja C929. Može se predvidjeti da će laseri u budućnosti imati mjesto u proizvodnji komercijalnih aviona.

Laserska tehnologija može pomoći u sigurnoj izgradnji nuklearnih elektrana

Nuklearna energija je novi oblik čiste energije, a Sjedinjene Američke Države i Francuska imaju najnapredniju tehnologiju u izgradnji nuklearnih elektrana. Nuklearna energija čini otprilike 70% francuske opskrbe električnom energijom, a Kina je surađivala s Francuskom u ranim fazama izgradnje svojih nuklearnih elektrana. Sigurnost je najvažniji aspekt nuklearnih energetskih postrojenja, a postoje mnoge metalne komponente sa zaštitnim funkcijama koje zahtijevaju rezanje ili zavarivanje.

Kineska nezavisno razvijena MAG tehnologija zavarivanja s laserskim inteligentnim praćenjem masovno je primijenjena u čeličnoj oblogi kupole i cijevi blokova 7 i 8 u nuklearnoj elektrani Tianwan. Prvi robot za zavarivanje prodornim rukavcima nuklearnog kvaliteta trenutno se priprema.

Prateći trend razvoja lasera, Teyu je lansirao CWFL-60000 ultra-visoke snage. hladnjak s vlaknastim laserom

Teyu je pratio trend razvoja lasera i razvio i proizveo CWFL-60000 laserski hladnjak ultra visoke snage, koji omogućava stabilno hlađenje za lasersku opremu od 60 kW. Sa dvostrukim nezavisnim sistemom kontrole temperature, sposoban je hladiti i lasersku glavu visoke temperature i laserski izvor niske temperature, pružajući stabilan izlaz za lasersku opremu i efikasno garantujući brz i efikasan rad laserskih mašina za rezanje velike snage. 

Proboj u laserskoj tehnologiji doveo je do širokog tržišta za opremu za lasersku obradu. Samo s pravim alatima moguće je ostati ispred u žestokoj tržišnoj konkurenciji. S potrebom za transformacijom i modernizacijom u vrhunskim primjenama kao što su zrakoplovstvo, brodogradnja i nuklearna energija, potražnja za obradom debelih čeličnih ploča raste, a laseri velike snage pomoći će u ubrzanom razvoju industrije. U budućnosti će se laseri ultra visoke snage, snage preko 30.000 vati, uglavnom koristiti u teškim industrijskim oblastima kao što su energija vjetra, hidroenergija, nuklearna energija, brodogradnja, rudarske mašine, vazduhoplovstvo i avijacija.