उच्च तकनीक और भारी उद्योगों में उच्च-शक्ति वाले लेजरों का अनुप्रयोग

पिछले तीन वर्षों में, महामारी के कारण औद्योगिक लेजर की मांग की वृद्धि दर धीमी हो गई है। हालांकि, लेजर प्रौद्योगिकी का विकास रुका नहीं है। फाइबर लेजर के क्षेत्र में, 60 किलोवाट और उससे अधिक क्षमता वाले अति-उच्च शक्ति वाले फाइबर लेजर लगातार लॉन्च किए गए हैं, जिससे औद्योगिक लेजर की क्षमता एक नए स्तर पर पहुंच गई है।

30,000 वाट से अधिक क्षमता वाले उच्च शक्ति वाले लेजरों की कितनी मांग है?

मल्टी-मोड कंटीन्यूअस फाइबर लेज़रों के लिए, मॉड्यूल जोड़कर शक्ति बढ़ाना सर्वमान्य तरीका प्रतीत होता है। पिछले कुछ वर्षों में, शक्ति में प्रति वर्ष 10,000 वाट की वृद्धि हुई है। हालांकि, अति-उच्च शक्ति वाले लेज़रों के लिए औद्योगिक कटिंग और वेल्डिंग को साकार करना और भी कठिन है और इसके लिए उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है। 2022 में, लेज़र कटिंग में 30,000 वाट की शक्ति का बड़े पैमाने पर उपयोग किया जाएगा, और 40,000 वाट के उपकरण वर्तमान में छोटे पैमाने पर उपयोग के लिए अन्वेषण चरण में हैं।

किलोवाट फाइबर लेजर के युग में, 6 किलोवाट से कम शक्ति वाले लेजर का उपयोग लिफ्ट, कार, बाथरूम, रसोई के बर्तन, फर्नीचर और चेसिस जैसे अधिकांश सामान्य धातु उत्पादों की कटिंग और वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है, जिनकी मोटाई शीट और ट्यूब दोनों के लिए 10 मिमी से अधिक नहीं होती है। 10,000 वाट के लेजर की कटिंग गति 6,000 वाट के लेजर की तुलना में दोगुनी होती है, और 20,000 वाट के लेजर की कटिंग गति 10,000 वाट के लेजर की तुलना में 60% से अधिक होती है। यह मोटाई की सीमा को भी तोड़ता है और 50 मिमी से अधिक मोटाई वाले कार्बन स्टील को काट सकता है, जो सामान्य औद्योगिक उत्पादों में दुर्लभ है। तो 30,000 वाट से अधिक शक्ति वाले लेजर के बारे में क्या?

जहाज निर्माण की गुणवत्ता में सुधार के लिए उच्च-शक्ति वाले लेजरों का अनुप्रयोग

इस साल अप्रैल में, फ्रांस के राष्ट्रपति मैक्रोन ने एयरबस, दाफेई शिपिंग और फ्रांसीसी बिजली आपूर्तिकर्ता कंपनी इलेक्ट्रिसिटे डी फ्रांस जैसी कंपनियों के साथ चीन का दौरा किया।

फ्रांसीसी विमान निर्माता कंपनी एयरबस ने चीन के साथ 160 विमानों के थोक खरीद समझौते की घोषणा की है, जिसका कुल मूल्य लगभग 20 अरब डॉलर है। वे तियानजिन में एक दूसरी उत्पादन लाइन का निर्माण भी करेंगे। चाइना शिपबिल्डिंग ग्रुप कॉर्पोरेशन ने फ्रांसीसी कंपनी दाफेई शिपिंग ग्रुप के साथ एक सहयोग समझौते पर हस्ताक्षर किए हैं, जिसमें 21 अरब युआन से अधिक मूल्य के 16 सुपर लार्ज कंटेनर जहाजों का निर्माण शामिल है। चाइना जनरल न्यूक्लियर पावर ग्रुप और इलेक्ट्रिसिटे डी फ्रांस के बीच घनिष्ठ सहयोग है, जिसका एक उत्कृष्ट उदाहरण ताइशान परमाणु ऊर्जा संयंत्र है।

30,000 से 50,000 वाट तक की उच्च-शक्ति वाले लेजर उपकरण 100 मिमी से अधिक मोटी स्टील प्लेटों को काटने में सक्षम हैं। जहाज निर्माण एक ऐसा उद्योग है जिसमें मोटी धातु की प्लेटों का व्यापक रूप से उपयोग होता है। आम तौर पर वाणिज्यिक जहाजों के पतवार में 25 मिमी से अधिक मोटी स्टील प्लेटें होती हैं, और बड़े मालवाहक जहाजों में तो यह मोटाई 60 मिमी से भी अधिक होती है। बड़े युद्धपोत और अति-बड़े कंटेनर जहाज 100 मिमी तक की मोटाई वाले विशेष स्टील का उपयोग कर सकते हैं। लेजर वेल्डिंग में गति तेज होती है, ऊष्मा विरूपण और पुनर्कार्य कम होता है, वेल्ड की गुणवत्ता बेहतर होती है, फिलर सामग्री की खपत कम होती है, और उत्पाद की गुणवत्ता में उल्लेखनीय सुधार होता है। हजारों वाट की शक्ति वाले लेजरों के आगमन के साथ, जहाज निर्माण में लेजर कटिंग और वेल्डिंग की कोई सीमा नहीं रह गई है, जिससे भविष्य में इसके स्थान पर लेजर के उपयोग की अपार संभावनाएं खुल गई हैं।

लक्जरी क्रूज जहाजों को जहाज निर्माण उद्योग का शिखर माना जाता रहा है, जिस पर परंपरागत रूप से इटली के फिनकैंटिएरी और जर्मनी के मेयर वेर्फ्ट जैसे कुछ ही शिपयार्डों का एकाधिकार रहा है। जहाज निर्माण के शुरुआती चरणों में सामग्री प्रसंस्करण के लिए लेजर तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता रहा है। चीन का पहला स्वदेशी क्रूज जहाज 2023 के अंत तक लॉन्च होने की योजना है। चाइना मर्चेंट्स ग्रुप ने अपने क्रूज जहाज निर्माण परियोजना के लिए नान्टोंग हैतोंग में एक लेजर प्रसंस्करण केंद्र के निर्माण को भी आगे बढ़ाया है, जिसमें पतली प्लेटों की उच्च-शक्ति वाली लेजर कटिंग और वेल्डिंग उत्पादन लाइन शामिल है। उम्मीद है कि यह तकनीक धीरे-धीरे नागरिक वाणिज्यिक जहाजों में भी अपना विस्तार करेगी। चीन के पास दुनिया में सबसे अधिक जहाज निर्माण के ऑर्डर हैं, और मोटी धातु की प्लेटों की कटिंग और वेल्डिंग में लेजर की भूमिका लगातार बढ़ती रहेगी।

अंतरिक्ष क्षेत्र में 10 किलोवाट से अधिक के लेजरों का अनुप्रयोग

अंतरिक्ष परिवहन प्रणालियों में मुख्य रूप से रॉकेट और वाणिज्यिक विमान शामिल हैं, जिनमें वजन कम करना एक महत्वपूर्ण पहलू है। इससे एल्युमीनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की कटिंग और वेल्डिंग के लिए नई आवश्यकताएं उत्पन्न होती हैं। उच्च परिशुद्धता वाली वेल्डिंग और कटिंग असेंबली प्रक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए लेजर तकनीक आवश्यक है। 10 किलोवाट से अधिक क्षमता वाले उच्च-शक्ति वाले लेजरों के आगमन ने कटिंग की गुणवत्ता, कटिंग दक्षता और उच्च-एकीकरण बुद्धिमत्ता के संदर्भ में अंतरिक्ष क्षेत्र में व्यापक सुधार लाए हैं।

एयरोस्पेस उद्योग की निर्माण प्रक्रिया में, इंजन दहन कक्ष, इंजन आवरण, विमान फ्रेम, टेल विंग पैनल, हनीकॉम्ब संरचनाएं और हेलीकॉप्टर के मुख्य रोटर सहित कई ऐसे घटक होते हैं जिनमें कटिंग और वेल्डिंग की आवश्यकता होती है। इन घटकों के कटिंग और वेल्डिंग इंटरफेस के लिए अत्यंत सख्त आवश्यकताएं होती हैं।

एयरबस लंबे समय से उच्च-शक्ति लेजर तकनीक का उपयोग कर रही है। ए340 विमान के निर्माण में, सभी एल्यूमीनियम मिश्र धातु के आंतरिक बल्कहेड को लेजर की मदद से वेल्ड किया जाता है। धड़ की बाहरी परतों और स्ट्रिंगर्स की लेजर वेल्डिंग में अभूतपूर्व प्रगति हुई है, जिसे एयरबस ए380 में लागू किया गया है। चीन ने स्वदेशी रूप से निर्मित सी919 बड़े विमान का सफल परीक्षण किया है और इसे इस वर्ष वितरित करेगा। सी929 के विकास जैसी भविष्य की परियोजनाएं भी हैं। इससे यह अनुमान लगाया जा सकता है कि भविष्य में वाणिज्यिक विमानों के निर्माण में लेजर का महत्वपूर्ण स्थान होगा।

लेजर तकनीक परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के सुरक्षित निर्माण में सहायक हो सकती है।

परमाणु ऊर्जा स्वच्छ ऊर्जा का एक नया रूप है, और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के निर्माण में संयुक्त राज्य अमेरिका और फ्रांस के पास सबसे उन्नत तकनीक है। फ्रांस की लगभग 70% बिजली आपूर्ति परमाणु ऊर्जा से होती है, और चीन ने अपने परमाणु ऊर्जा संयंत्रों के प्रारंभिक चरण में फ्रांस के साथ सहयोग किया था। परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में सुरक्षा सबसे महत्वपूर्ण पहलू है, और इसमें सुरक्षात्मक कार्यों वाले कई धातु घटक होते हैं जिन्हें काटने या वेल्डिंग की आवश्यकता होती है।

चीन द्वारा स्वतंत्र रूप से विकसित लेजर इंटेलिजेंट ट्रैकिंग MAG वेल्डिंग तकनीक का व्यापक रूप से उपयोग तियानवान परमाणु ऊर्जा संयंत्र की यूनिट 7 और 8 के स्टील लाइनर डोम और बैरल में किया जा रहा है। परमाणु-ग्रेड पेनिट्रेशन स्लीव वेल्डिंग रोबोट का निर्माण कार्य वर्तमान में जारी है।

लेजर विकास के रुझान का अनुसरण करते हुए, टेयू ने CWFL-60000 अल्ट्राहाई पावर लेजर लॉन्च किया। फाइबर लेजर चिलर .

टेयू ने लेजर विकास के रुझान के साथ तालमेल बनाए रखा है और CWFL-60000 अल्ट्राहाई पावर फाइबर लेजर चिलर का विकास और उत्पादन किया है, जो प्रदान करता है 60 किलोवाट लेजर उपकरण के लिए स्थिर शीतलन एक दोहरी स्वतंत्र तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ, यह उच्च तापमान वाले लेजर हेड और कम तापमान वाले लेजर स्रोत दोनों को ठंडा करने में सक्षम है, जिससे लेजर उपकरणों के लिए एक स्थिर आउटपुट मिलता है और उच्च शक्ति वाली लेजर कटिंग मशीनों के तेज और कुशल संचालन की प्रभावी रूप से गारंटी मिलती है।

लेजर तकनीक में हुई अभूतपूर्व प्रगति ने लेजर प्रसंस्करण उपकरणों के लिए एक विशाल बाजार को जन्म दिया है। सही उपकरणों के बिना कोई भी इस कड़ी प्रतिस्पर्धा में आगे नहीं रह सकता। एयरोस्पेस, जहाज निर्माण और परमाणु ऊर्जा जैसे उच्च स्तरीय अनुप्रयोगों में परिवर्तन और उन्नयन की आवश्यकता के साथ, मोटी प्लेट स्टील के प्रसंस्करण की मांग बढ़ रही है, और उच्च-शक्ति वाले लेजर इस उद्योग के तीव्र विकास में सहायक होंगे। भविष्य में, 30,000 वाट से अधिक शक्ति वाले अति-उच्च शक्ति वाले लेजर मुख्य रूप से पवन ऊर्जा, जलविद्युत, परमाणु ऊर्जा, जहाज निर्माण, खनन मशीनरी, एयरोस्पेस और विमानन जैसे भारी उद्योग क्षेत्रों में उपयोग किए जाएंगे।