Applicazione di laser ad alta potenza nell'industria pesante e ad alta tecnologia

Negli ultimi tre anni, a causa della pandemia, il tasso di crescita della domanda di laser industriali ha subito un rallentamento. Tuttavia, lo sviluppo della tecnologia laser non si è fermato. Nel campo dei laser a fibra, sono stati lanciati successivamente laser a fibra ad altissima potenza da 60 kW e oltre, portando la potenza dei laser industriali a un livello superiore.

Quanta domanda c'è per i laser ad alta potenza, superiori a 30.000 watt?

Per i laser a fibra continua multimodali, l'aumento di potenza tramite l'aggiunta di moduli sembra essere la soluzione più comune. Negli ultimi anni, la potenza è aumentata di 10.000 watt all'anno. Tuttavia, la realizzazione di tagli e saldature industriali per laser ad altissima potenza è ancora più complessa e richiede una maggiore stabilità. Nel 2022, la potenza di 30.000 watt sarà utilizzata su larga scala nel taglio laser, mentre apparecchiature da 40.000 watt sono attualmente in fase di sperimentazione per applicazioni su piccola scala.

Nell'era dei laser a fibra da kilowatt, potenze inferiori a 6 kW possono essere utilizzate per il taglio e la saldatura della maggior parte dei prodotti metallici più comuni, come ascensori, automobili, bagni, utensili da cucina, mobili e telai, con spessori non superiori a 10 mm sia per lamiere che per tubi. La velocità di taglio di un laser da 10.000 watt è doppia rispetto a quella di un laser da 6.000 watt, e la velocità di taglio di un laser da 20.000 watt è superiore di oltre il 60% rispetto a quella di un laser da 10.000 watt. Inoltre, supera il limite di spessore e può tagliare acciaio al carbonio di spessore superiore a 50 mm, cosa rara nei prodotti industriali generici. E che dire dei laser ad alta potenza superiori a 30.000 watt?

Applicazione di laser ad alta potenza per migliorare la qualità della costruzione navale

Ad aprile di quest'anno, il presidente francese Macron ha visitato la Cina, accompagnato da aziende come Airbus, DaFei Shipping e il fornitore di energia elettrica francese Électricité de France.

Airbus, il costruttore aeronautico francese, ha annunciato un accordo di acquisto all'ingrosso con la Cina per 160 aeromobili, per un valore totale di circa 20 miliardi di dollari. Costruirà inoltre una seconda linea di produzione a Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation ha firmato un accordo di cooperazione con la società francese DaFei Shipping Group, che prevede la costruzione di 16 grandi navi portacontainer di Tipo 2, per un valore di oltre 21 miliardi di yuan. China General Nuclear Power Group ed Électricité de France collaborano strettamente, e la centrale nucleare di Taishan ne è un classico esempio.

Le apparecchiature laser ad alta potenza, da 30.000 a 50.000 watt, sono in grado di tagliare lamiere d'acciaio di spessore superiore a 100 mm. La cantieristica navale è un settore che utilizza ampiamente lamiere spesse: le navi commerciali in genere hanno lamiere d'acciaio per lo scafo con uno spessore superiore a 25 mm, mentre le grandi navi cargo superano addirittura i 60 mm. Le grandi navi da guerra e le grandi navi portacontainer possono utilizzare acciai speciali con uno spessore di 100 mm. La saldatura laser offre velocità più elevate, minori deformazioni termiche e rilavorazioni, una maggiore qualità della saldatura, un consumo ridotto di materiale d'apporto e una qualità del prodotto significativamente migliorata. Con l'avvento dei laser con decine di migliaia di watt di potenza, non ci sono più limiti al taglio e alla saldatura laser per la cantieristica navale, aprendo grandi potenzialità per la sostituzione futura.

Le navi da crociera di lusso sono considerate l'apice dell'industria cantieristica, tradizionalmente monopolizzata da pochi cantieri navali come Fincantieri in Italia e Meyer Werft in Germania. La tecnologia laser è stata ampiamente utilizzata per la lavorazione dei materiali nelle prime fasi della costruzione navale. Il varo della prima nave da crociera prodotta in Cina è previsto entro la fine del 2023. China Merchants Group ha inoltre avviato la costruzione di un centro di lavorazione laser a Nantong Haitong per il suo progetto di produzione di navi da crociera, che include una linea di produzione di lamiere sottili per taglio e saldatura laser ad alta potenza. Si prevede che questa tendenza applicativa penetrerà gradualmente anche nelle navi commerciali civili. La Cina detiene il maggior numero di ordini di costruzione navale al mondo e il ruolo dei laser nel taglio e nella saldatura di lamiere spesse continuerà a crescere.

Applicazione di laser da 10 kW+ nel settore aerospaziale

I sistemi di trasporto aerospaziale includono principalmente razzi e aerei commerciali, con la riduzione del peso come fattore chiave. Ciò impone nuovi requisiti per il taglio e la saldatura di leghe di alluminio e titanio. La tecnologia laser è essenziale per ottenere processi di saldatura e assemblaggio ad alta precisione. L'avvento dei laser ad alta potenza da 10 kW+ ha portato miglioramenti significativi nel settore aerospaziale in termini di qualità di taglio, efficienza di taglio e intelligenza ad alta integrazione.

Nel processo di produzione dell'industria aerospaziale, molti componenti richiedono taglio e saldatura, tra cui camere di combustione dei motori, involucri motore, telai di aeromobili, pannelli alari di coda, strutture a nido d'ape e rotori principali degli elicotteri. Questi componenti hanno requisiti estremamente rigorosi per le interfacce di taglio e saldatura.

Airbus utilizza da tempo la tecnologia laser ad alta potenza. Nella produzione dell'aereo A340, tutte le paratie interne in lega di alluminio vengono saldate al laser. Sono stati compiuti progressi rivoluzionari nella saldatura laser dei rivestimenti e dei correnti della fusoliera, implementata sull'Airbus A380. La Cina ha testato con successo il velivolo di grandi dimensioni C919, prodotto a livello nazionale, e lo consegnerà quest'anno. Ci sono anche progetti futuri come lo sviluppo del C929. Si prevede che i laser troveranno un posto nella produzione di aerei commerciali in futuro.

La tecnologia laser può aiutare nella costruzione sicura di impianti nucleari

L'energia nucleare è una nuova forma di energia pulita e gli Stati Uniti e la Francia dispongono della tecnologia più avanzata nella costruzione di centrali nucleari. L'energia nucleare rappresenta circa il 70% dell'approvvigionamento elettrico francese e la Cina ha collaborato con la Francia nelle fasi iniziali della costruzione dei suoi impianti nucleari. La sicurezza è l'aspetto più importante degli impianti nucleari e molti componenti metallici con funzioni protettive richiedono taglio o saldatura.

La tecnologia di saldatura MAG a tracciamento laser intelligente, sviluppata in modo indipendente dalla Cina, è stata applicata su larga scala alla cupola e al cilindro di rivestimento in acciaio delle Unità 7 e 8 della centrale nucleare di Tianwan. È attualmente in fase di preparazione il primo robot per la saldatura a manicotto di penetrazione di livello nucleare.

Seguendo la tendenza dello sviluppo laser, Teyu ha lanciato il laser a fibra ad altissima potenza CWFL-60000 refrigeratore .

Teyu ha tenuto il passo con le tendenze dello sviluppo laser e ha sviluppato e prodotto il laser a fibra ad altissima potenza CWFL-60000 refrigeratore, che fornisce un raffreddamento stabile per apparecchiature laser da 60 kW. Grazie a un doppio sistema di controllo della temperatura indipendente, è in grado di raffreddare sia la testa laser ad alta temperatura che la sorgente laser a bassa temperatura, fornendo un'uscita stabile per le apparecchiature laser e garantendo efficacemente il funzionamento rapido ed efficiente delle macchine da taglio laser ad alta potenza.

L'innovazione nella tecnologia laser ha dato vita a un ampio mercato per le apparecchiature di lavorazione laser. Solo con gli strumenti giusti è possibile rimanere competitivi sul mercato. Con la necessità di trasformazione e aggiornamento in applicazioni di fascia alta come l'aerospaziale, la cantieristica navale e l'energia nucleare, la domanda di lavorazione di lamiere spesse in acciaio è in aumento e i laser ad alta potenza contribuiranno allo sviluppo accelerato del settore. In futuro, i laser ad altissima potenza con una potenza superiore a 30.000 watt saranno utilizzati principalmente in settori dell'industria pesante come l'energia eolica, idroelettrica, nucleare, la cantieristica navale, i macchinari per l'industria mineraria, l'aerospaziale e l'aviazione.