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

Au cours des trois dernières années, la croissance de la demande de lasers industriels a ralenti en raison de la pandémie. 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, propulsant la puissance des lasers industriels à un niveau supérieur.

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 solution la plus répandue. Ces dernières années, la puissance a augmenté de 10 000 watts par an. Cependant, la réalisation de découpes et de soudages industriels pour les lasers ultra-puissants est encore plus complexe et exige une stabilité accrue. En 2022, une puissance de 30 000 watts sera utilisée à grande échelle en découpe laser, et 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 10 kW, 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, avec des épaisseurs ne dépassant pas 10 mm, tant pour les tôles que pour 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 supérieure de plus de 60 % à celle d'un laser de 10 000 watts. Il dépasse également la limite d'épaisseur et peut découper de l'acier au carbone de plus de 50 mm, une caractéristique rare pour les produits industriels courants. Qu'en est-il des lasers haute puissance de plus de 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 groupé avec la Chine portant sur 160 appareils, pour une valeur totale d'environ 20 milliards de dollars. Une deuxième ligne de production sera également construite à Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation a signé un accord de coopération avec le groupe français DaFei Shipping Group, portant notamment sur la construction de 16 porte-conteneurs géants de type 2, d'une valeur de plus de 21 milliards de yuans. China General Nuclear Power Group et Électricité de France entretiennent une étroite collaboration, la centrale nucléaire de Taishan en étant un parfait exemple.

Les équipements laser haute puissance, de 30 000 à 50 000 watts, permettent de découper des tôles d'acier de plus de 100 mm d'épaisseur. La construction navale est un secteur qui utilise massivement des tôles épaisses : les navires commerciaux ont généralement 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 porte-conteneurs de très grande taille peuvent utiliser des aciers spéciaux de 100 mm d'épaisseur. Le soudage laser offre des vitesses plus rapides, moins de déformations thermiques et de reprises, une meilleure qualité de soudure, une consommation de matériau d'apport réduite et une qualité de produit nettement améliorée. Avec l'émergence de lasers d'une puissance de plusieurs dizaines de milliers de watts, la découpe et le soudage laser dans la construction navale ne connaissent plus de limites, ouvrant ainsi un vaste potentiel de substitution.

Les navires de croisière de luxe sont considérés comme le summum de la construction navale, traditionnellement monopolisés par quelques chantiers navals comme l'italien Fincantieri et l'allemand Meyer Werft. La technologie laser a été largement utilisée pour le traitement des matériaux dès les premières étapes de la construction navale. Le premier navire de croisière de fabrication chinoise devrait être lancé d'ici fin 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 découpe et de soudage laser haute puissance de plaques minces. Cette tendance devrait progressivement s'étendre aux 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 va continuer de croître.

Application des lasers de 10 kW+ dans l'aérospatiale

Les systèmes de transport aérospatial comprennent principalement les fusées et les avions commerciaux, la réduction de poids étant un facteur clé. Cela impose de nouvelles exigences pour la découpe et le soudage des alliages d'aluminium et de titane. La technologie laser est essentielle pour réaliser des assemblages de soudage et de découpe de haute précision. L'émergence des lasers haute puissance de plus de 10 kW a apporté des améliorations significatives au secteur aérospatial en termes de qualité et d'efficacité de découpe, ainsi que d'intelligence d'intégration poussée.

Dans le processus de fabrication de l'industrie aérospatiale, de nombreux composants nécessitent découpe et soudage, notamment les chambres de combustion et les carters de moteurs, les structures d'avion, les panneaux d'ailes arrière, 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 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 décisifs ont été réalisés dans le soudage laser des revêtements et des lisses de fuselage, mis en œuvre sur l'Airbus A380. La Chine a testé avec succès le gros-porteur C919, produit localement, et le livrera cette année. Des projets futurs sont également en cours, comme le développement du C929. On peut s'attendre à ce que les lasers occupent une place importante 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 des technologies les plus avancées en matière de construction de centrales nucléaires. L'énergie nucléaire représente environ 70 % de l'approvisionnement électrique français, et la Chine a coopéré avec la France dès les premiers stades de la construction de ses centrales nucléaires. La sûreté est l'aspect le plus important des centrales nucléaires, et de nombreux composants métalliques assurant des fonctions de protection nécessitent découpe ou soudage.

La technologie de soudage MAG à suivi intelligent par laser, développée indépendamment en Chine, a été appliquée en masse au dôme et au fourreau de revêtement 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 préparation.

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

Teyu a suivi l'évolution du développement laser et a développé et produit le laser à fibre ultra-haute puissance CWFL-60000 refroidisseur, qui assure un refroidissement stable des équipements laser de 60 kW. Grâce à un double système de contrôle de température indépendant, il refroidit à la fois la tête laser haute température et la source laser basse température, assurant ainsi une sortie stable et garantissant un 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 d'usinage laser. Seuls les outils adéquats permettent de conserver une longueur d'avance dans une concurrence féroce. Face aux besoins de transformation et de modernisation des applications haut de gamme telles que l'aérospatiale, la construction navale et l'énergie nucléaire, la demande d'usinage de tôles épaisses augmente, et les lasers haute puissance contribueront à accélérer le développement de ce secteur. À l'avenir, les lasers ultra-puissants, d'une puissance supérieure à 30 000 watts, seront principalement utilisés dans les secteurs de l'industrie lourde tels que l'éolien, l'hydroélectricité, le nucléaire, la construction navale, les machines minières, l'aérospatiale et l'aviation.