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, la soluzione più comune sembra essere quella di aumentare la potenza aggiungendo moduli. 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 difficile e richiede una maggiore stabilità. Nel 2022, la potenza di 30.000 watt sarà utilizzata su larga scala nel taglio laser, mentre sono attualmente in fase di sperimentazione apparecchiature da 40.000 watt 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 i materiali in lamiera che in tubo. La velocità di taglio di un laser da 10.000 watt è il doppio di quella di un laser da 6.000 watt, mentre 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 in generale. 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 produttore di aeromobili francese, ha annunciato un accordo di acquisto all'ingrosso con la Cina per 160 aeromobili, per un valore complessivo di circa 20 miliardi di dollari. Costruiranno anche 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 di acciaio con uno spessore superiore a 100 mm. La cantieristica navale è un settore che fa ampio uso di lamiere spesse: le navi commerciali in genere hanno lamiere di 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 navi portacontainer di grandi dimensioni possono utilizzare acciai speciali con uno spessore di 100 mm. La saldatura laser offre velocità più elevate, minori deformazioni dovute al calore e rilavorazioni, una qualità di saldatura più elevata, un consumo ridotto di materiale di apporto e una qualità del prodotto notevolmente 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 costruzione navale, aprendo grandi potenzialità per future sostituzioni.

Le navi da crociera di lusso sono considerate l'apice dell'industria cantieristica navale, tradizionalmente monopolizzata da pochi cantieri navali come l'italiana Fincantieri e la tedesca Meyer Werft. La tecnologia laser è stata ampiamente utilizzata per la lavorazione dei materiali nelle fasi iniziali della costruzione navale. La prima nave da crociera prodotta in Cina dovrebbe essere varata entro la fine del 2023. China Merchants Group ha inoltre portato avanti la costruzione di un centro di lavorazione laser a Nantong Haitong per il suo progetto di produzione di navi da crociera, che comprende 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 spesse lamiere continuerà a crescere.

Applicazione di laser da 10 kW+ nel settore aerospaziale

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

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

Airbus utilizza da molto tempo la tecnologia laser ad alta potenza. Durante la produzione dell'aereo A340, tutte le paratie interne in lega di alluminio vengono saldate mediante 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 grande aereo C919 prodotto a livello nazionale e lo consegnerà quest'anno. Ci sono anche progetti futuri come lo sviluppo del C929. Si può prevedere che in futuro i laser troveranno un posto nella produzione di aerei commerciali.

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 della Francia 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 sono presenti molti componenti metallici con funzioni protettive che richiedono il taglio o la saldatura.

La tecnologia di saldatura MAG con tracciamento laser intelligente, sviluppata in modo indipendente dalla Cina, è stata applicata in serie alla cupola e al cilindro del 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 del laser, Teyu ha lanciato il laser ad altissima potenza CWFL-60000 refrigeratore laser a fibra

Teyu ha tenuto il passo con le tendenze dello sviluppo laser e ha sviluppato e prodotto il refrigeratore laser a fibra ad altissima potenza CWFL-60000, che garantisce un raffreddamento stabile per apparecchiature laser da 60 kW. Grazie al doppio sistema di controllo della temperatura indipendente, è in grado di raffreddare sia la testa laser ad alta temperatura che una 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. 

La svolta nella tecnologia laser ha dato vita a un ampio mercato per le apparecchiature di lavorazione laser. Solo con gli strumenti giusti è possibile rimanere in vantaggio nella spietata concorrenza del mercato. Con la necessità di trasformazione e aggiornamento in applicazioni di fascia alta come l'industria 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 nei settori dell'industria pesante, come l'energia eolica, idroelettrica, nucleare, cantieristica navale, macchinari per l'industria mineraria, aerospaziale e aeronautica.