Suurteholasereiden käyttö korkean teknologian ja raskaan teollisuuden aloilla

Viimeisten kolmen vuoden aikana pandemian vuoksi teollisuuslasereiden kysynnän kasvuvauhti on hidastunut. Laserteknologian kehitys ei kuitenkaan ole pysähtynyt. Kuitulasereiden alalla on peräkkäin lanseerattu erittäin tehokkaita, 60 kW:n ja sitä suurempia kuitulasereita, jotka ovat nostaneet teollisuuslasereiden tehon uudelle tasolle.

Kuinka paljon kysyntää on yli 30 000 watin tehoisille lasereille?

Monimuotoisten jatkuvien kuitulasereiden kohdalla tehon lisääminen moduuleja lisäämällä näyttää olevan sovittu tapa. Viime vuosina teho on kasvanut 10 000 wattia vuodessa. Teollisen leikkauksen ja hitsauksen toteuttaminen erittäin tehokkailla lasereilla on kuitenkin vielä vaikeampaa ja vaatii suurempaa vakautta. Vuonna 2022 laserleikkauksessa käytetään laajamittaisesti 30 000 watin tehoa, ja 40 000 watin laitteistoa on tällä hetkellä tutkimusvaiheessa pienimuotoisia sovelluksia varten.

Kilowattikuitulasereiden aikakaudella alle 6 kW:n tehoisia lasereita voidaan käyttää useimpien metallituotteiden, kuten hissien, autojen, kylpyhuoneiden, keittiötarvikkeiden, huonekalujen ja alustojen, leikkaamiseen ja hitsaukseen, ja sekä levy- että putkimateriaalien paksuus ei ylitä 10 mm. 10 000 watin laserin leikkausnopeus on kaksinkertainen 6 000 watin laseriin verrattuna, ja 20 000 watin laserin leikkausnopeus on yli 60 % suurempi kuin 10 000 watin laserin. Se rikkoo myös paksuusrajan ja voi leikata yli 50 mm:n paksuista hiiliterästä, mikä on harvinaista yleisissä teollisuustuotteissa. Entä sitten yli 30 000 watin tehoiset laserit?

Suuritehoisten lasereiden käyttö laivanrakennuksen laadun parantamiseksi

Ranskan presidentti Macron vieraili Kiinassa tämän vuoden huhtikuussa. Mukana olivat muun muassa Airbus, DaFei Shipping ja ranskalainen energiayhtiö Électricité de France.

Ranskalainen lentokonevalmistaja Airbus ilmoitti Kiinan kanssa tehdystä 160 lentokoneen tukkuostosopimuksesta, jonka kokonaisarvo on noin 20 miljardia dollaria. He rakentavat myös toisen tuotantolinjan Tianjiniin. China Shipbuilding Group Corporation allekirjoitti yhteistyösopimuksen ranskalaisen DaFei Shipping Groupin kanssa, joka sisältää 16 erittäin suuren tyypin 2 konttialuksen rakentamisen, joiden arvo on yli 21 miljardia yuania. China General Nuclear Power Group ja Électricité de France tekevät tiivistä yhteistyötä, josta Taishanin ydinvoimala on klassinen esimerkki.

Suuritehoiset laserlaitteet, joiden teho on 30 000–50 000 wattia, pystyvät leikkaamaan yli 100 mm paksuja teräslevyjä. Laivanrakennus on teollisuudenala, joka käyttää laajasti paksuja metallilevyjä. Tyypillisten kauppalaivojen runkolevyjen paksuus on yli 25 mm ja suurten rahtialusten jopa yli 60 mm. Suuret sota-alukset ja erittäin suuret konttialukset voivat käyttää 100 mm paksuja erikoisteräksiä. Laserhitsauksella on suuremmat nopeudet, vähemmän lämpömuodonmuutoksia ja uudelleentyöstöä, parempi hitsin laatu, pienempi lisäainemateriaalin kulutus ja merkittävästi parempi tuotteen laatu. Kymmenien tuhansien wattien tehoisten lasereiden myötä laserleikkauksessa ja -hitsauksessa laivanrakennuksessa ei ole enää rajoituksia, mikä avaa suuria mahdollisuuksia tuleville korvaaville menetelmille.

Luksusristeilyaluksia on pidetty laivanrakennusteollisuuden huipulla, jota perinteisesti ovat hallinneet muutamat telakat, kuten Italian Fincantieri ja Saksan Meyer Werft. Laserteknologiaa on käytetty laajasti materiaalien käsittelyyn laivanrakennuksen alkuvaiheissa. Kiinan ensimmäisen kotimaassa valmistetun risteilyaluksen on tarkoitus laskea vesille vuoden 2023 loppuun mennessä. China Merchants Group on myös edistänyt laserkäsittelykeskuksen rakentamista Nantong Haitongiin risteilyalusten valmistusprojektiaan varten, johon kuuluu tehokas laserleikkaus- ja hitsauslinja ohutlevyjen tuotantoon. Tämän sovellustrendin odotetaan vähitellen leviävän siviilikauppalaivoihin. Kiinalla on eniten laivanrakennustilauksia maailmassa, ja lasereiden rooli paksujen metallilevyjen leikkauksessa ja hitsauksessa tulee kasvamaan edelleen.

Yli 10 kW:n lasereiden käyttö ilmailu- ja avaruustekniikassa

Ilmailu- ja avaruuskuljetusjärjestelmiin kuuluvat pääasiassa raketit ja kaupalliset lentokoneet, joissa painonpudotus on keskeinen kriteeri. Tämä asettaa uusia vaatimuksia alumiini- ja titaaniseosten leikkaukselle ja hitsaukselle. Laserteknologia on välttämätöntä tarkkojen hitsaus- ja leikkauskokoonpanoprosessien saavuttamiseksi. Yli 10 kW:n tehoisten lasereiden tulo on tuonut kattavia parannuksia ilmailu- ja avaruusalalle leikkauslaadun, leikkaustehokkuuden ja korkean integrointikyvyn osalta.

Ilmailuteollisuuden valmistusprosessissa on monia leikkausta ja hitsausta vaativia komponentteja, kuten moottorin palotilat, moottorikotelot, lentokoneiden rungot, peräsiipien paneelit, hunajakennorakenteet ja helikopterien pääroottorit. Näillä komponenteilla on erittäin tiukat vaatimukset leikkaus- ja hitsausliitännöille.

Airbus on käyttänyt suurteholasertekniikkaa jo pitkään. A340-lentokoneen valmistuksessa kaikki alumiiniseoksesta valmistetut sisäiset laipiot hitsataan lasereilla. Läpimurtoa on tapahtunut rungon ulkokuoren ja jäykisteiden laserhitsauksessa, jota on käytetty Airbus A380:ssa. Kiina on koelentänyt onnistuneesti kotimaassa tuotetulla C919-suurkoneella ja toimittaa sen tänä vuonna. On myös tulevaisuuden projekteja, kuten C929:n kehittäminen. Voidaan ennakoida, että lasereilla on paikkansa kaupallisten lentokoneiden valmistuksessa tulevaisuudessa.

Lasertekniikka voi auttaa ydinvoimalaitosten turvallisessa rakentamisessa

Ydinvoima on uusi puhdas energiamuoto, ja Yhdysvalloilla ja Ranskalla on edistynein teknologia ydinvoimaloiden rakentamisessa. Ydinvoima kattaa noin 70 % Ranskan sähköntuotannosta, ja Kiina on tehnyt yhteistyötä Ranskan kanssa sen ydinvoimalaitosten alkuvaiheessa. Turvallisuus on ydinvoimalaitosten tärkein näkökohta, ja niissä on monia suojaavia metalliosia, jotka vaativat leikkaamista tai hitsausta.

Kiinan itsenäisesti kehittämää älykästä laserseuranta-MAG-hitsausteknologiaa on massakäytetty Tianwanin ydinvoimalan yksiköiden 7 ja 8 teräsvuorauksen kupussa ja sylinterissä. Ensimmäistä ydinvoimalakäyttöön tarkoitettua tunkeutuvan holkin hitsausrobottia valmistellaan parhaillaan.

Laserkehityksen trendiä seuraten Teyu lanseerasi CWFL-60000-ultratehokkaan kuitulaserjäähdyttimen .

Teyu on pysynyt lasereiden kehityksen mukana ja kehittänyt ja valmistanut erittäin tehokkaan CWFL-60000-kuitulaserjäähdyttimen, joka tarjoaa vakaan jäähdytyksen 60 kW:n laserlaitteille. Kaksoisriippumattoman lämpötilansäätöjärjestelmän ansiosta se pystyy jäähdyttämään sekä korkean lämpötilan laserpään että matalan lämpötilan laserlähteen, mikä tarjoaa vakaan tehon laserlaitteille ja takaa tehokkaasti suuritehoisten laserleikkauskoneiden nopean ja tehokkaan toiminnan.

Laserteknologian läpimurto on synnyttänyt laajat markkinat laserkäsittelylaitteille. Vain oikeilla työkaluilla voi pysyä kärjessä kovassa kilpailussa. Huippuluokan sovellusten, kuten ilmailu- ja avaruusteollisuuden, laivanrakennuksen ja ydinvoiman, muutos- ja päivitystarpeiden myötä paksujen teräslevyjen työstötarpeen kasvaa, ja suuritehoiset laserit auttavat alan kiihtyneessä kehityksessä. Tulevaisuudessa yli 30 000 watin tehoisia erittäin tehokkaita lasereita käytetään pääasiassa raskaan teollisuuden aloilla, kuten tuulivoimassa, vesivoimassa, ydinvoimassa, laivanrakennuksessa, kaivoskoneissa, ilmailu- ja ilmailuteollisuudessa.