Application des lasers de haute puissance dans les industries de haute technologie et lourdes

Ces trois dernières années, la pandémie a ralenti la croissance de la demande en lasers industriels. Cependant, le développement de la technologie laser s'est poursuivi. Dans le domaine des lasers à fibre, des lasers à fibre ultra-puissants de 60 kW et plus ont été successivement mis sur le marché, propulsant la puissance des lasers industriels vers de nouveaux sommets.

Quelle est la demande en lasers de haute puissance supérieurs à 30 000 watts ?

Pour les lasers à fibre continue multimodes, l'augmentation de puissance par ajout de modules semble être la méthode privilégiée. Ces dernières années, la puissance a progressé de 10 000 watts par an. Cependant, la mise en œuvre de la découpe et du soudage industriels avec des lasers de très haute puissance est encore plus complexe et exige une stabilité accrue. En 2022, une puissance de 30 000 watts sera largement utilisée en découpe laser, tandis que des équipements de 40 000 watts sont actuellement en phase d'exploration pour des applications à petite échelle.

À l'ère des lasers à fibre de quelques kilowatts, des puissances inférieures à 6 kW permettent de découper et de souder la plupart des produits métalliques courants, tels que les ascenseurs, les automobiles, les salles de bains, les ustensiles de cuisine, les meubles et les châssis, pour des épaisseurs n'excédant pas 10 mm, que ce soit pour les tôles ou les tubes. La vitesse de découpe d'un laser de 10 000 watts est deux fois supérieure à celle d'un laser de 6 000 watts, et celle d'un laser de 20 000 watts est plus de 60 % supérieure. Ce dernier permet également de s'affranchir des limites d'épaisseur et de découper de l'acier au carbone de plus de 50 mm, une opération rare dans le domaine industriel. Qu'en est-il alors des lasers de forte puissance, supérieurs à 30 000 watts ?

Application de lasers de haute puissance pour améliorer la qualité de la construction navale

En avril dernier, le président français Macron s'est rendu en Chine, accompagné de représentants d'entreprises telles qu'Airbus, DaFei Shipping et le fournisseur d'électricité français Électricité de France.

Airbus, le constructeur aéronautique français, a annoncé un accord d'achat groupé avec la Chine portant sur 160 appareils, pour un montant total d'environ 20 milliards de dollars. L'entreprise construira également une deuxième chaîne de production à Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation a signé un accord de coopération avec la société française DaFei Shipping Group, incluant la construction de 16 porte-conteneurs géants de type 2, pour un montant supérieur à 21 milliards de yuans. China General Nuclear Power Group et Électricité de France entretiennent une étroite coopération, dont la centrale nucléaire de Taishan est un exemple emblématique.

Les équipements laser de forte puissance, de 30 000 à 50 000 watts, permettent de découper des plaques d'acier de plus de 100 mm d'épaisseur. La construction navale est un secteur qui utilise abondamment des plaques métalliques épaisses : les navires commerciaux classiques ont des coques en acier de plus de 25 mm d'épaisseur, et les grands cargos dépassent même les 60 mm. Les grands navires de guerre et les très grands porte-conteneurs peuvent utiliser des aciers spéciaux de 100 mm d'épaisseur. Le soudage laser offre des vitesses plus élevées, moins de déformation thermique et de retouches, une meilleure qualité de soudure, une consommation de métal d'apport réduite et une qualité de produit nettement supérieure. Avec l'apparition de lasers d'une puissance de plusieurs dizaines de milliers de watts, les limitations de la découpe et du soudage laser dans la construction navale sont levées, ouvrant ainsi un vaste potentiel de substitution future.

Les paquebots de croisière de luxe sont considérés comme le summum de l'industrie navale, un secteur traditionnellement monopolisé par quelques chantiers navals comme l'italien Fincantieri et l'allemand Meyer Werft. La technologie laser est largement utilisée pour le traitement des matériaux dès les premières étapes de la construction navale. Le premier paquebot de croisière de fabrication chinoise devrait être lancé d'ici fin 2023. Le groupe China Merchants a également avancé la construction d'un centre de traitement laser à Nantong Haitong pour son projet de construction de paquebots, comprenant une ligne de production de tôles minces découpées et soudées au laser haute puissance. Cette tendance devrait progressivement s'étendre aux navires commerciaux civils. La Chine détient le plus grand nombre de commandes de navires au monde, et le rôle des lasers dans la découpe et le soudage de tôles épaisses continuera de croître.

Application des lasers de plus de 10 kW dans l'aérospatiale

Les systèmes de transport aérospatial comprennent principalement les fusées et les avions commerciaux, la réduction du poids étant un facteur clé. Ceci impose de nouvelles exigences en matière de découpe et de soudage des alliages d'aluminium et de titane. La technologie laser est essentielle pour réaliser des processus d'assemblage de soudage et de découpe de haute précision. L'apparition de lasers de forte puissance (plus de 10 kW) a permis des avancées majeures dans le domaine aérospatial, notamment en termes de qualité et d'efficacité de découpe, ainsi que d'intégration intelligente.

Dans le processus de fabrication de l'industrie aérospatiale, de nombreux composants nécessitent des opérations de découpe et de soudage, notamment les chambres de combustion des moteurs, les carters de moteurs, les structures d'aéronefs, les panneaux d'empennage, les structures en nid d'abeille et les rotors principaux d'hélicoptères. Ces composants sont soumis à des exigences extrêmement strictes en matière d'interfaces de découpe et de soudage.

Airbus utilise la technologie laser de haute puissance depuis longtemps. Lors de la fabrication de l'A340, toutes les cloisons internes en alliage d'aluminium sont soudées au laser. Des progrès considérables ont été réalisés dans le soudage laser du revêtement et des longerons du fuselage, une technique mise en œuvre sur l'Airbus A380. La Chine a effectué avec succès le vol d'essai du gros porteur C919, de conception nationale, et le livrera cette année. D'autres projets sont en cours, comme le développement du C929. On peut prévoir que les lasers occuperont une place importante dans la fabrication des avions commerciaux à l'avenir.

La technologie laser peut contribuer à la construction sûre des centrales nucléaires.

L'énergie nucléaire est une nouvelle forme d'énergie propre, et les États-Unis et la France possèdent les technologies les plus avancées en matière de construction de centrales nucléaires. L'énergie nucléaire représente environ 70 % de la production d'électricité en France, et la Chine a coopéré avec la France lors des premières étapes de la construction de ses installations nucléaires. La sûreté est l'aspect le plus important des installations nucléaires, et de nombreux composants métalliques assurant des fonctions de protection nécessitent des opérations de découpe ou de soudage.

La technologie de soudage MAG à suivi laser intelligent, développée indépendamment par la Chine, a été appliquée à grande échelle à la chemise et au tube en acier des tranches 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan. Le premier robot de soudage par pénétration de manchons de qualité nucléaire est actuellement en cours de préparation.

S'inscrivant dans la tendance du développement des lasers, Teyu a lancé le laser ultra-haute puissance CWFL-60000. refroidisseur laser à fibre .

Teyu a suivi l'évolution du développement laser et a conçu et produit le refroidisseur laser à fibre ultra-puissant CWFL-60000, qui offre refroidissement stable pour équipement laser de 60 kW Grâce à un système de contrôle de température double et indépendant, il est capable de refroidir à la fois la tête laser haute température et une source laser basse température, assurant ainsi une puissance de sortie stable pour l'équipement laser et garantissant efficacement le fonctionnement rapide et performant des machines de découpe laser haute puissance.

Les avancées technologiques en matière de laser ont donné naissance à un vaste marché pour les équipements de traitement laser. Seuls les outils adéquats permettent de se démarquer dans un contexte de concurrence féroce. Face à la nécessité de transformation et de modernisation des applications de pointe telles que l'aérospatiale, la construction navale et le nucléaire, la demande en matière de traitement des tôles d'acier épaisses est en hausse, et les lasers de forte puissance contribueront à l'accélération du développement de ce secteur. À l'avenir, les lasers ultra-puissants, d'une puissance supérieure à 30 000 watts, seront principalement utilisés dans des secteurs industriels lourds comme l'éolien, l'hydroélectricité, le nucléaire, la construction navale, les machines minières, l'aérospatiale et l'aviation.