Anvendelse af højtydende lasere i højteknologiske og tunge industrier

I de seneste tre år er vækstraten i den industrielle efterspørgsel efter lasere aftaget på grund af pandemien. Udviklingen af laserteknologi er dog ikke stoppet. Inden for fiberlasere er der successivt blevet lanceret ultrahøjtydende fiberlasere på 60 kW og derover, hvilket har skubbet industrielle laseres kraft til et nyt niveau.

Hvor stor efterspørgsel er der på højtydende lasere over 30.000 watt?

For multi-mode kontinuerlige fiberlasere synes det at være den aftalte metode at øge effekten ved at tilføje moduler. I de seneste par år er effekten steget med 10.000 watt hvert år. Imidlertid er realiseringen af industriel skæring og svejsning med ultrahøjeffektlasere endnu vanskeligere og kræver højere stabilitet. I 2022 vil en effekt på 30.000 watt blive brugt i stor skala til laserskæring, og udstyr på 40.000 watt er i øjeblikket i undersøgelsesfasen med henblik på anvendelse i lille skala.

I kilowatt-fiberlasernes æra kan effekter under 6 kW bruges til skæring og svejsning af de fleste almindelige metalprodukter, såsom elevatorer, biler, badeværelser, køkkenudstyr, møbler og chassis, med tykkelser på højst 10 mm for både plade- og rørmaterialer. Skærehastigheden for en 10.000 watt laser er dobbelt så høj som en 6.000 watt laser, og skærehastigheden for en 20.000 watt laser er mere end 60 % højere end for en 10.000 watt laser. Den bryder også tykkelsesgrænsen og kan skære kulstofstål over 50 mm, hvilket er sjældent i generelle industriprodukter. Så hvad med højtydende lasere over 30.000 watt?

Anvendelse af højtydende lasere til forbedring af skibsbygningskvaliteten

I april i år besøgte den franske præsident Macron Kina ledsaget af virksomheder som Airbus, DaFei Shipping og den franske energileverandør Électricité de France.

Den franske flyproducent Airbus har indgået en aftale med Kina om køb af 160 fly til en samlet værdi af cirka 20 milliarder dollars. De vil også bygge en anden produktionslinje i Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation har underskrevet en samarbejdsaftale med det franske firma DaFei Shipping Group, herunder konstruktionen af 16 superstore containerskibe af type 2 til en værdi af over 21 milliarder yuan. China General Nuclear Power Group og Électricité de France har et tæt samarbejde, hvor Taishan-atomkraftværket er et klassisk eksempel.

Højtydende laserudstyr fra 30.000 til 50.000 watt har skærekapacitet til stålplader over 100 mm tykke. Skibsbygning er en industri, der i vid udstrækning bruger tykke metalplader. Typiske kommercielle skibe har stålplader med en tykkelse på over 25 mm, og store fragtskibe har endda en tykkelse på over 60 mm. Store krigsskibe og superstore containerskibe kan bruge specialstål med en tykkelse på 100 mm. Lasersvejsning har højere hastigheder, mindre varmedeformation og efterbearbejdning, højere svejsekvalitet, reduceret forbrug af tilsatsmateriale og betydeligt forbedret produktkvalitet. Med fremkomsten af lasere med titusindvis af watt er der ikke længere begrænsninger inden for laserskæring og svejsning til skibsbygning, hvilket åbner op for et stort potentiale for fremtidig substitution.

Luksuskrydstogtskibe er blevet betragtet som toppen af skibsbygningsindustrien, traditionelt monopoliseret af et par skibsværfter som Italiens Fincantieri og Tysklands Meyer Werft. Laserteknologi har været anvendt i vid udstrækning til materialebearbejdning i de tidlige stadier af skibskonstruktion. Kinas første indenlandsk producerede krydstogtskib er planlagt til at blive søsat inden udgangen af 2023. China Merchants Group har også fremskyndet opførelsen af et laserbearbejdningscenter i Nantong Haitong til deres krydstogtskibsproduktionsprojekt, som omfatter en højtydende laserskærings- og svejseproduktionslinje til tyndplader. Denne anvendelsestendens forventes gradvist at trænge ind i civile kommercielle skibe. Kina har flest skibsbygningsordrer i verden, og laseres rolle i skæring og svejsning af tykke metalplader vil fortsætte med at vokse.

Anvendelse af 10 kW+ lasere inden for luftfart

Luftfartstransportsystemer omfatter primært raketter og kommercielle fly, hvor vægtreduktion er en vigtig overvejelse. Dette stiller nye krav til skæring og svejsning af aluminium- og titanlegeringer. Laserteknologi er afgørende for at opnå højpræcisionssvejsning og skæremontering. Fremkomsten af højtydende lasere på 10 kW+ har medført omfattende opgraderinger til luftfartsindustrien med hensyn til skærekvalitet, skæreeffektivitet og højintegrationsintelligens. 

I fremstillingsprocessen i luftfartsindustrien er der mange komponenter, der kræver skæring og svejsning, herunder motorers forbrændingskamre, motorhuse, flystel, halevingepaneler, bikagestrukturer og helikopterhovedrotorer. Disse komponenter har ekstremt strenge krav til skære- og svejseflader.

Airbus har brugt højtydende laserteknologi i lang tid. I fremstillingen af A340-flyet svejses alle indvendige skotter i aluminiumslegering ved hjælp af lasere. Der er gjort banebrydende fremskridt inden for lasersvejsning af flykroppens beklædning og vanger, hvilket er blevet implementeret på Airbus A380. Kina har med succes testet det indenlandsk producerede store C919-fly og vil levere det i år. Der er også fremtidige projekter såsom udviklingen af C929. Det kan forudses, at lasere vil få en plads i fremstillingen af kommercielle fly i fremtiden.

Laserteknologi kan hjælpe med sikker konstruktion af atomkraftværker

Atomkraft er en ny form for ren energi, og USA og Frankrig har den mest avancerede teknologi inden for opførelse af atomkraftværker. Atomkraft tegner sig for cirka 70% af Frankrigs elforsyning, og Kina samarbejdede med Frankrig i de tidlige stadier af landets atomkraftanlæg. Sikkerhed er det vigtigste aspekt ved atomkraftværker, og der er mange metalkomponenter med beskyttende funktioner, der kræver skæring eller svejsning.

Kinas uafhængigt udviklede laserintelligente MAG-svejsningsteknologi er blevet masseanvendt i stålforingens kuppel og cylinder på enhed 7 og 8 på Tianwan-kernekraftværket. Den første svejserobot til penetrationsmuffer af nuklear kvalitet er i øjeblikket under forberedelse.

I tråd med udviklingen inden for lasere lancerede Teyu CWFL-60000 ultrahøj effekt fiberlaserkøler

Teyu har holdt trit med udviklingen inden for laserudvikling og har udviklet og produceret CWFL-60000 ultrahøjtydende fiberlaserkøler, som giver stabil køling til 60 kW laserudstyr. Med et dobbelt uafhængigt temperaturstyringssystem er den i stand til at køle både højtemperaturlaserhovedet og en lavtemperaturlaserkilde, hvilket giver et stabilt output til laserudstyr og effektivt garanterer hurtig og effektiv drift af højtydende laserskæremaskiner. 

Gennembruddet inden for laserteknologi har skabt et bredt marked for laserbearbejdningsudstyr. Kun med de rigtige værktøjer kan man holde sig foran i den hårde konkurrence på markedet. Med behovet for transformation og opgradering inden for avancerede applikationer som luftfart, skibsbygning og atomkraft stiger efterspørgslen efter bearbejdning af tykpladestål, og højtydende lasere vil bidrage til en accelereret udvikling af industrien. I fremtiden vil ultrahøjtydende lasere med en effekt på over 30.000 watt primært blive brugt inden for tung industri som vindkraft, vandkraft, atomkraft, skibsbygning, minedrift, rumfart og luftfart.