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

Au cours des trois dernières années, en raison de la pandémie, le taux de croissance de la demande de lasers industriels a ralenti. Cependant, le développement de la technologie laser ne s’est pas arrêté. Dans le domaine des lasers à fibre, des lasers à fibre ultra-haute puissance de 60 kW et plus ont été lancés successivement, poussant la puissance des lasers industriels à un autre niveau.

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

Pour les lasers à fibre continue multimodes, l’augmentation de la puissance par l’ajout de modules semble être la voie convenue. Au cours des dernières années, la puissance a augmenté de 10 000 watts chaque année. Cependant, la réalisation de découpes et de soudures industrielles pour les lasers de très haute puissance est encore plus difficile et nécessite une stabilité plus élevée. En 2022, la puissance de 30 000 watts sera utilisée à grande échelle dans la découpe laser, et 40 000 watts d'équipement sont actuellement en phase d'exploration pour une application à petite échelle.

À l'ère des lasers à fibre kilowatt, des puissances inférieures à 6 kW peuvent être utilisées pour la découpe et le soudage de la plupart des produits métalliques courants, tels que les ascenseurs, les voitures, les salles de bains, les ustensiles de cuisine, les meubles et les châssis, avec des épaisseurs ne dépassant pas 10 mm pour les matériaux en tôle et en tube. La vitesse de coupe d'un laser de 10 000 watts est deux fois supérieure à celle d'un laser de 6 000 watts, et la vitesse de coupe d'un laser de 20 000 watts est plus de 60 % supérieure à celle d'un laser de 10 000 watts. Il dépasse également la limite d'épaisseur et peut couper de l'acier au carbone de plus de 50 mm, ce qui est rare dans les produits industriels généraux. Et qu’en est-il des lasers de haute puissance supérieurs à 30 000 watts ?

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

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

Airbus, l'avionneur français, a annoncé un accord d'achat en gros avec la Chine pour 160 avions, d'une valeur totale d'environ 20 milliards de dollars. Ils construiront également une deuxième ligne de production à Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation a signé un accord de coopération avec la société française DaFei Shipping Group, comprenant la construction de 16 porte-conteneurs de très grande taille de type 2, d'une valeur de plus de 21 milliards de yuans. China General Nuclear Power Group et Électricité de France entretiennent une coopération étroite, la centrale nucléaire de Taishan en étant un exemple classique.

Les équipements laser haute puissance allant de 30 000 à 50 000 watts ont la capacité de couper des plaques d'acier de plus de 100 mm d'épaisseur. La construction navale est une industrie qui utilise largement des plaques métalliques épaisses, les navires commerciaux typiques ayant des plaques d'acier de coque d'une épaisseur de plus de 25 mm, et les grands cargos dépassant même 60 mm. Les grands navires de guerre et les porte-conteneurs de très grande taille peuvent utiliser des aciers spéciaux d'une épaisseur de 100 mm. Le soudage au laser offre des vitesses plus rapides, moins de déformation thermique et de retouche, une qualité de soudure supérieure, une consommation de matériau d'apport réduite et une qualité de produit considérablement améliorée. Avec l'émergence de lasers d'une puissance de plusieurs dizaines de milliers de watts, la découpe et le soudage au laser pour la construction navale ne connaissent plus de limites, ouvrant ainsi un grand potentiel de substitution future.

Les navires de croisière de luxe sont considérés comme le summum de l'industrie de la construction navale, traditionnellement monopolisée par quelques chantiers navals tels que Fincantieri en Italie et Meyer Werft en Allemagne. La technologie laser a été largement utilisée pour le traitement des matériaux dans les premières étapes de la construction navale. Le premier navire de croisière produit en Chine devrait être lancé d'ici la fin de 2023. China Merchants Group a également avancé la construction d'un centre de traitement laser à Nantong Haitong pour son projet de fabrication de navires de croisière, qui comprend une ligne de production de plaques minces de découpe et de soudage laser haute puissance. Cette tendance d’application devrait progressivement pénétrer les navires commerciaux civils. La Chine détient le plus grand nombre de commandes de construction navale au monde, et le rôle des lasers dans la découpe et le soudage de plaques métalliques épaisses continuera de croître.

Application des lasers de 10 kW+ dans l'aérospatiale

Les systèmes de transport aérospatial comprennent principalement des fusées et des avions commerciaux, la réduction du poids étant une considération clé. Cela 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'émergence de lasers haute puissance de plus de 10 kW a apporté des améliorations complètes au domaine aérospatial en termes de qualité de coupe, d'efficacité de coupe et d'intelligence à haute intégration. 

Dans le processus de fabrication de l'industrie aérospatiale, de nombreux composants nécessitent une découpe et un soudage, notamment les chambres de combustion des moteurs, les carters des moteurs, les châssis des avions, les panneaux d'ailes arrière, les structures en nid d'abeille et les rotors principaux des hélicoptères. Ces composants ont des exigences extrêmement strictes en matière d’interfaces de découpe et de soudage.

Airbus utilise depuis longtemps la technologie laser haute puissance. Lors de la fabrication de l'avion A340, toutes les cloisons internes en alliage d'aluminium sont soudées à l'aide de lasers. Des progrès révolutionnaires ont été réalisés dans le soudage au laser des revêtements et des longerons du fuselage, qui a été mis en œuvre sur l'Airbus A380. La Chine a testé avec succès le gros avion C919 produit localement et le livrera cette année. Il existe également des projets d’avenir comme le développement du C929. On peut prévoir que les lasers auront une place dans la fabrication d’avions commerciaux à l’avenir.

La technologie laser peut contribuer à la construction sûre d’installations nucléaires

L’énergie nucléaire est une nouvelle forme d’énergie propre, et les États-Unis et la France disposent de la technologie la plus avancée dans la construction de centrales nucléaires. L'énergie nucléaire représente environ 70 % de l'approvisionnement en électricité de la France, et la Chine a coopéré avec la France dès les premières étapes de la construction de ses installations nucléaires. La sécurité est l’aspect le plus important des installations nucléaires, et de nombreux composants métalliques dotés de fonctions de protection nécessitent une découpe ou un soudage.

La technologie de soudage MAG à suivi intelligent par laser, développée indépendamment par la Chine, a été appliquée en masse dans le dôme et le barillet en acier des unités 7 et 8 de la centrale nucléaire de Tianwan. Le premier robot de soudage de manchons de pénétration de qualité nucléaire est actuellement en cours de préparation.

Suivant la tendance du développement du laser, Teyu a lancé le laser ultra-haute puissance CWFL-60000 refroidisseur laser à fibre

Teyu a suivi la tendance du développement du laser et a développé et produit le refroidisseur laser à fibre ultra-haute puissance CWFL-60000, qui fournit un refroidissement stable pour les équipements laser de 60 kW. Avec un double système de contrôle de température indépendant, il est capable de refroidir à la fois la tête laser haute température et une source laser basse température, fournissant une sortie stable pour l'équipement laser et garantissant efficacement le fonctionnement rapide et efficace des machines de découpe laser haute puissance 

La percée de la technologie laser a donné naissance à un vaste marché pour les équipements de traitement laser. Ce n’est qu’avec les bons outils que l’on peut rester en tête dans la concurrence féroce du marché. Avec le besoin de transformation et de mise à niveau dans les applications haut de gamme telles que l'aérospatiale, la construction navale et l'énergie nucléaire, la demande de traitement de tôles d'acier épaisses augmente et les lasers haute puissance contribueront au développement accéléré de l'industrie. À l’avenir, les lasers ultra-puissants d’une puissance supérieure à 30 000 watts seront principalement utilisés dans les domaines de l’industrie lourde tels que l’énergie éolienne, l’énergie hydraulique, l’énergie nucléaire, la construction navale, les machines minières, l’aérospatiale et l’aviation.