उच्च तकनीक और भारी उद्योगों में उच्च शक्ति वाले लेज़रों का अनुप्रयोग

पिछले तीन वर्षों में, महामारी के कारण, औद्योगिक लेज़र की मांग की वृद्धि दर धीमी हो गई है। हालाँकि, लेज़र तकनीक का विकास रुका नहीं है। फाइबर लेज़र के क्षेत्र में, 60 किलोवाट और उससे अधिक क्षमता वाले अल्ट्रा-हाई पावर फाइबर लेज़र लगातार लॉन्च किए गए हैं, जिससे औद्योगिक लेज़र की शक्ति एक नए स्तर पर पहुँच गई है।

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

मल्टी-मोड निरंतर फाइबर लेज़रों के लिए, मॉड्यूल जोड़कर शक्ति बढ़ाना एक स्वीकृत तरीका प्रतीत होता है। पिछले कुछ वर्षों में, शक्ति में हर साल 10,000 वाट की वृद्धि हुई है। हालाँकि, अल्ट्रा-हाई पावर लेज़रों के लिए औद्योगिक कटिंग और वेल्डिंग का कार्यान्वयन और भी कठिन है और इसके लिए उच्च स्थिरता की आवश्यकता होती है। 2022 में, 30,000 वाट की शक्ति का उपयोग लेज़र कटिंग में बड़े पैमाने पर किया जाएगा, और 40,000 वाट के उपकरण वर्तमान में छोटे पैमाने पर अनुप्रयोगों के लिए अन्वेषण चरण में हैं।

किलोवाट फाइबर लेज़र के युग में, 6 किलोवाट से कम शक्ति वाले लेज़रों का उपयोग अधिकांश सामान्य धातु उत्पादों, जैसे कि लिफ्ट, कार, बाथरूम, रसोई के बर्तन, फ़र्नीचर और चेसिस, की कटिंग और वेल्डिंग के लिए किया जा सकता है, और शीट और ट्यूब सामग्री, दोनों के लिए मोटाई 10 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए। 10,000 वाट के लेज़र की कटिंग गति 6,000 वाट के लेज़र की कटिंग गति से दोगुनी होती है, और 20,000 वाट के लेज़र की कटिंग गति 10,000 वाट के लेज़र की कटिंग गति से 60% अधिक होती है। यह मोटाई की सीमा को भी पार कर जाता है और 50 मिमी से अधिक कार्बन स्टील को काट सकता है, जो सामान्य औद्योगिक उत्पादों में दुर्लभ है। तो 30,000 वाट से अधिक की उच्च शक्ति वाले लेज़रों के बारे में क्या ख्याल है?

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

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

फ्रांसीसी विमान निर्माता कंपनी एयरबस ने चीन के साथ 160 विमानों की थोक खरीद के समझौते की घोषणा की है, जिसका कुल मूल्य लगभग 20 अरब डॉलर है। वे तियानजिन में एक दूसरी उत्पादन लाइन भी स्थापित 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-बड़े टाइप 2 कंटेनर जहाजों का निर्माण शामिल है। चाइना जनरल न्यूक्लियर पावर ग्रुप और इलेक्ट्रिसिटी डी फ्रांस के बीच घनिष्ठ सहयोग है, जिसका एक उत्कृष्ट उदाहरण ताइशान परमाणु ऊर्जा संयंत्र है।

30,000 से 50,000 वाट तक के उच्च-शक्ति वाले लेज़र उपकरण 100 मिमी से अधिक मोटी स्टील प्लेटों को काटने की क्षमता रखते हैं। जहाज निर्माण एक ऐसा उद्योग है जिसमें मोटे धातु के प्लेटों का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, आमतौर पर वाणिज्यिक जहाजों में 25 मिमी से अधिक मोटाई वाली स्टील प्लेटें होती हैं, और बड़े मालवाहक जहाजों में 60 मिमी से भी अधिक मोटाई की प्लेटें होती हैं। बड़े युद्धपोत और अति-बड़े कंटेनर जहाज 100 मिमी मोटाई वाले विशेष स्टील का उपयोग कर सकते हैं। लेज़र वेल्डिंग की गति तेज़ होती है, ताप विरूपण और पुनर्रचना कम होती है, वेल्ड की गुणवत्ता बेहतर होती है, भराव सामग्री की खपत कम होती है, और उत्पाद की गुणवत्ता में उल्लेखनीय सुधार होता है। हज़ारों वाट शक्ति वाले लेज़रों के आगमन के साथ, जहाज निर्माण के लिए लेज़र कटिंग और वेल्डिंग में अब कोई सीमाएँ नहीं हैं, जिससे भविष्य में प्रतिस्थापन की अपार संभावनाएँ खुल गई हैं।

लक्जरी क्रूज जहाजों को जहाज निर्माण उद्योग का शिखर माना जाता है, जिस पर पारंपरिक रूप से इटली के फिनकैंटिएरी और जर्मनी के मेयर वेर्फ़्ट जैसे कुछ शिपयार्ड का एकाधिकार है। जहाज निर्माण के शुरुआती चरणों में सामग्री प्रसंस्करण के लिए लेजर तकनीक का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। चीन का पहला घरेलू निर्मित क्रूज जहाज 2023 के अंत तक लॉन्च करने की योजना है। चाइना मर्चेंट्स ग्रुप ने अपने क्रूज जहाज निर्माण परियोजना के लिए नान्चॉन्ग हैतोंग में एक लेजर प्रसंस्करण केंद्र के निर्माण को भी आगे बढ़ाया है, जिसमें एक उच्च-शक्ति लेजर कटिंग और वेल्डिंग पतली प्लेट उत्पादन लाइन शामिल है। इस अनुप्रयोग प्रवृत्ति के धीरे-धीरे नागरिक वाणिज्यिक जहाजों में प्रवेश करने की उम्मीद है। 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 बढ़ती रहेगी।

एयरोस्पेस में 10kW+ लेज़रों का अनुप्रयोग

एयरोस्पेस परिवहन प्रणालियों में मुख्य रूप से रॉकेट और वाणिज्यिक विमान शामिल हैं, जिनमें वज़न कम करना एक प्रमुख विचार है। इससे एल्युमीनियम और टाइटेनियम मिश्र धातुओं की कटिंग और वेल्डिंग के लिए नई आवश्यकताएँ उत्पन्न होती हैं। उच्च-परिशुद्धता वेल्डिंग और कटिंग असेंबली प्रक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए लेज़र तकनीक आवश्यक है। 10 किलोवाट से अधिक उच्च-शक्ति वाले लेज़रों के आगमन ने कटिंग गुणवत्ता, कटिंग दक्षता और उच्च-एकीकरण बुद्धिमत्ता के संदर्भ में एयरोस्पेस क्षेत्र में व्यापक उन्नयन लाया है।

एयरोस्पेस उद्योग की निर्माण प्रक्रिया में, कई घटकों को काटने और वेल्डिंग की आवश्यकता होती है, जिनमें इंजन दहन कक्ष, इंजन आवरण, विमान के फ्रेम, टेल विंग पैनल, हनीकॉम्ब संरचनाएँ और हेलीकॉप्टर के मुख्य रोटर शामिल हैं। इन घटकों के लिए काटने और वेल्डिंग इंटरफेस की अत्यंत सख्त आवश्यकताएँ हैं।

एयरबस लंबे समय से उच्च-शक्ति वाली लेज़र तकनीक का उपयोग कर रहा है। A340 विमान के निर्माण में, सभी एल्यूमीनियम मिश्र धातु के आंतरिक बल्कहेड्स को लेज़रों का उपयोग करके वेल्ड किया जाता है। धड़ की त्वचा और स्ट्रिंगरों की लेज़र वेल्डिंग में अभूतपूर्व प्रगति हुई है, जिसे एयरबस A380 पर लागू किया गया है। चीन ने घरेलू स्तर पर निर्मित C919 बड़े विमान का सफलतापूर्वक परीक्षण किया है और इस वर्ष इसकी आपूर्ति की जाएगी। C929 के विकास जैसी भविष्य की परियोजनाएँ भी हैं। यह अनुमान लगाया जा सकता है कि भविष्य में वाणिज्यिक विमानों के निर्माण में लेज़रों का स्थान होगा।

लेज़र तकनीक परमाणु ऊर्जा सुविधाओं के सुरक्षित निर्माण में सहायक हो सकती है

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

चीन की स्वतंत्र रूप से विकसित लेज़र इंटेलिजेंट ट्रैकिंग एमएजी वेल्डिंग तकनीक का तियानवान परमाणु ऊर्जा संयंत्र की इकाई 7 और 8 के स्टील लाइनर डोम और बैरल में बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया है। पहला न्यूक्लियर-ग्रेड पेनेट्रेशन स्लीव वेल्डिंग रोबोट वर्तमान में तैयार किया जा रहा है।

लेजर विकास की प्रवृत्ति का अनुसरण करते हुए, तेयु ने CWFL-60000 अल्ट्राहाई पावर फाइबर लेजर चिलर लॉन्च किया।

तेयु ने लेज़र विकास की प्रवृत्ति को बनाए रखते हुए CWFL-60000 अल्ट्रा-हाई पावर फाइबर लेज़र चिलर का विकास और उत्पादन किया है, जो 60kW लेज़र उपकरणों के लिए स्थिर शीतलन प्रदान करता है। दोहरे स्वतंत्र तापमान नियंत्रण प्रणाली के साथ, यह उच्च-तापमान लेज़र हेड और निम्न-तापमान लेज़र स्रोत, दोनों को ठंडा कर सकता है, जिससे लेज़र उपकरणों के लिए एक स्थिर आउटपुट प्राप्त होता है और उच्च-शक्ति लेज़र कटिंग मशीनों के तेज़ और कुशल संचालन की प्रभावी गारंटी मिलती है।

लेज़र तकनीक में हुई प्रगति ने लेज़र प्रसंस्करण उपकरणों के लिए एक विस्तृत बाज़ार को जन्म दिया है। सही उपकरणों के साथ ही, बाज़ार की कड़ी प्रतिस्पर्धा में आगे रहा जा सकता है। एयरोस्पेस, जहाज निर्माण और परमाणु ऊर्जा जैसे उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों में परिवर्तन और उन्नयन की आवश्यकता के साथ, मोटी प्लेट स्टील प्रसंस्करण की माँग बढ़ रही है, और उच्च-शक्ति वाले लेज़र उद्योग के त्वरित विकास में सहायक होंगे। भविष्य में, 30,000 वाट से अधिक शक्ति वाले अल्ट्रा-हाई पावर लेज़रों का उपयोग मुख्य रूप से पवन ऊर्जा, जल विद्युत, परमाणु ऊर्जा, जहाज निर्माण, खनन मशीनरी, एयरोस्पेस और विमानन जैसे भारी उद्योग क्षेत्रों में किया जाएगा।