Aplicació de làsers d'alta potència en indústries d'alta tecnologia i pesades

En els darrers tres anys, a causa de la pandèmia, la taxa de creixement de la demanda de làser industrial s'ha alentit. No obstant això, el desenvolupament de la tecnologia làser no s'ha aturat. En el camp dels làsers de fibra, s'han llançat successivament làsers de fibra d'ultraalta potència de 60 kW i més, cosa que ha portat la potència dels làsers industrials a un altre nivell.

Quina demanda hi ha de làsers d'alta potència superiors a 30.000 watts?

Per als làsers de fibra contínua multimode, augmentar la potència afegint mòduls sembla ser la manera acordada. En els darrers anys, la potència ha augmentat en 10.000 watts cada any. Tanmateix, la realització del tall i la soldadura industrials per a làsers d'ultraalta potència és encara més difícil i requereix una major estabilitat. El 2022, la potència de 30.000 watts s'utilitzarà a gran escala en el tall per làser, i actualment s'estan explorant equips de 40.000 watts per a aplicacions a petita escala.

A l'era dels làsers de fibra de quilowatts, les potències inferiors a 6 kW es poden utilitzar per tallar i soldar la majoria de productes metàl·lics comuns, com ara ascensors, cotxes, banys, estris de cuina, mobles i xassís, amb gruixos que no superen els 10 mm tant per a materials de xapa com de tub. La velocitat de tall d'un làser de 10.000 watts és el doble que la d'un làser de 6.000 watts, i la velocitat de tall d'un làser de 20.000 watts és més d'un 60% superior a la d'un làser de 10.000 watts. També supera el límit de gruix i pot tallar acer al carboni de més de 50 mm, cosa rara en productes industrials generals. Llavors, què passa amb els làsers d'alta potència de més de 30.000 watts?

Aplicació de làsers d'alta potència per millorar la qualitat de la construcció naval

A l'abril d'aquest any, el president francès Macron va visitar la Xina, acompanyat d'empreses com Airbus, DaFei Shipping i el proveïdor francès d'energia Électricité de France.

Airbus, el fabricant francès d'avions, ha anunciat un acord de compra a l'engròs amb la Xina per 160 avions, amb un valor total d'aproximadament 20.000 milions de dòlars. També construiran una segona línia de producció a Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation ha signat un acord de cooperació amb l'empresa francesa DaFei Shipping Group, que inclou la construcció de 16 vaixells portacontenidors supergrans de tipus 2, amb un valor de més de 21.000 milions de iuans. El Grup General d'Energia Nuclear de la Xina i Électricité de France mantenen una estreta cooperació, i la central nuclear de Taishan n'és un exemple clàssic.

Els equips làser d'alta potència que van des dels 30.000 fins als 50.000 watts tenen la capacitat de tall de planxes d'acer de més de 100 mm de gruix. La construcció naval és una indústria que utilitza àmpliament plaques metàl·liques gruixudes, i els vaixells comercials típics tenen plaques d'acer al buc amb un gruix de més de 25 mm, i els grans vaixells de càrrega fins i tot superen els 60 mm. Els grans vaixells de guerra i els vaixells portacontenidors supergrans poden utilitzar acers especials amb un gruix de 100 mm. La soldadura làser té velocitats més ràpides, menys deformació per calor i reelaboració, major qualitat de soldadura, menor consum de material de farciment i una qualitat del producte significativament millorada. Amb l'aparició de làsers amb desenes de milers de watts de potència, ja no hi ha limitacions en el tall i la soldadura per làser per a la construcció naval, cosa que obre un gran potencial per a futures substitucions.

Els creuers de luxe han estat considerats el cim de la indústria naval, tradicionalment monopolitzada per unes poques drassanes com la italiana Fincantieri i la alemanya Meyer Werft. La tecnologia làser s'ha utilitzat àmpliament per al processament de materials en les primeres etapes de la construcció naval. Està previst que el primer creuer de producció nacional de la Xina es botï a finals del 2023. China Merchants Group també ha avançat la construcció d'un centre de processament làser a Nantong Haitong per al seu projecte de fabricació de creuers, que inclou una línia de producció de xapa fina de tall i soldadura per làser d'alta potència. Es preveu que aquesta tendència d'aplicació penetri gradualment en vaixells comercials civils. La Xina té la major quantitat de comandes de construcció naval del món, i el paper dels làsers en el tall i la soldadura de plaques metàl·liques gruixudes continuarà creixent.

Aplicació de làsers de més de 10 kW en la indústria aeroespacial

Els sistemes de transport aeroespacial inclouen principalment coets i avions comercials, i la reducció de pes és una consideració clau. Això imposa nous requisits per al tall i la soldadura d'aliatges d'alumini i titani. La tecnologia làser és essencial per aconseguir processos de soldadura i tall d'alta precisió. L'aparició de làsers d'alta potència de més de 10 kW ha comportat millores completes al camp aeroespacial pel que fa a la qualitat de tall, l'eficiència de tall i la intel·ligència d'alta integració. 

En el procés de fabricació de la indústria aeroespacial, hi ha molts components que requereixen tall i soldadura, com ara les cambres de combustió del motor, les carcasses del motor, els marcs dels avions, els panells de l'ala de cua, les estructures de bresca i els rotors principals dels helicòpters. Aquests components tenen requisits extremadament estrictes pel que fa a les interfícies de tall i soldadura.

Airbus fa molt de temps que utilitza tecnologia làser d'alta potència. En la fabricació de l'avió A340, tots els mampares interns d'aliatge d'alumini es solden amb làser. S'han fet grans avenços en la soldadura làser de revestiments i larguers del fuselatge, que s'ha implementat a l'Airbus A380. La Xina ha fet amb èxit proves de vol amb l'avió de gran format C919 de producció nacional i el lliurarà aquest any. També hi ha projectes futurs com el desenvolupament del C929. Es pot preveure que els làsers tindran un lloc en la fabricació d'avions comercials en el futur.

La tecnologia làser pot ajudar en la construcció segura d'instal·lacions nuclears

L'energia nuclear és una nova forma d'energia neta, i els Estats Units i França tenen la tecnologia més avançada en la construcció de centrals nuclears. L'energia nuclear representa aproximadament el 70% del subministrament elèctric de França, i la Xina va cooperar amb França en les primeres etapes de les seves instal·lacions d'energia nuclear. La seguretat és l'aspecte més important de les instal·lacions d'energia nuclear, i hi ha molts components metàl·lics amb funcions de protecció que requereixen tall o soldadura.

La tecnologia de soldadura MAG de seguiment intel·ligent per làser, desenvolupada independentment per la Xina, s'ha aplicat massivament a la cúpula i al canó del revestiment d'acer de les unitats 7 i 8 de la central nuclear de Tianwan. El primer robot de soldadura de mànigues de penetració de grau nuclear s'està preparant actualment.

Seguint la tendència del desenvolupament del làser, Teyu va llançar el CWFL-60000 d'ultraalta potència. refrigerador làser de fibra

Teyu s'ha mantingut al dia amb la tendència del desenvolupament del làser i ha desenvolupat i produït el refrigerador làser de fibra d'ultra alta potència CWFL-60000, que proporciona una refrigeració estable per a equips làser de 60 kW. Amb un sistema de control de temperatura dual i independent, és capaç de refredar tant el capçal làser d'alta temperatura com una font làser de baixa temperatura, proporcionant una sortida estable per a l'equip làser i garantint eficaçment el funcionament ràpid i eficient de les màquines de tall làser d'alta potència. 

L'avenç en la tecnologia làser ha donat lloc a un ampli mercat d'equips de processament làser. Només amb les eines adequades es pot mantenir-se al capdavant en la ferotge competència del mercat. Amb la necessitat de transformació i actualització en aplicacions d'alta gamma com l'aeroespacial, la construcció naval i l'energia nuclear, la demanda de processament d'acer gruixut està augmentant, i els làsers d'alta potència ajudaran al desenvolupament accelerat de la indústria. En el futur, els làsers d'ultraalta potència amb una potència de més de 30.000 watts s'utilitzaran principalment en camps de la indústria pesada com l'energia eòlica, l'energia hidroelèctrica, l'energia nuclear, la construcció naval, la maquinària minera, l'aeroespacial i l'aviació.