Applicazione dei laser ad alta potenza nelle industrie ad alta tecnologia e pesanti

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 sul mercato laser a fibra ad altissima potenza, da 60 kW in su, portando la potenza dei laser industriali a un livello superiore.

Qual è la domanda di 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 strategia più diffusa. Negli ultimi anni, la potenza è aumentata di 10.000 watt ogni anno. Tuttavia, la realizzazione di applicazioni industriali di taglio e saldatura con laser ad altissima potenza è ancora più complessa e richiede una maggiore stabilità. Nel 2022, si prevede l'utilizzo su larga scala di laser da 30.000 watt per il taglio laser, mentre apparecchiature da 40.000 watt sono attualmente in fase di studio 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 comuni, come ascensori, automobili, sanitari, 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 il doppio di 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 oltre i 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

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

Airbus, il produttore francese di aeromobili, ha annunciato un accordo di acquisto in blocco con la Cina per 160 velivoli, per un valore totale di circa 20 miliardi di dollari. Costruirà 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 navi portacontainer di grandi dimensioni di tipo 2, per un valore di oltre 21 miliardi di yuan. China General Nuclear Power Group ed Électricité de France collaborano strettamente, come dimostra la centrale nucleare di Taishan.

Le apparecchiature laser ad alta potenza, che vanno dai 30.000 ai 50.000 watt, sono in grado di tagliare lamiere d'acciaio con uno spessore superiore a 100 mm. La cantieristica navale è un settore che fa ampio uso di lamiere metalliche spesse: le tipiche navi commerciali hanno scafi in acciaio con uno spessore superiore a 25 mm, mentre le grandi navi da carico superano addirittura i 60 mm. Le grandi navi da guerra e le super navi portacontainer possono utilizzare acciai speciali con uno spessore di 100 mm. La saldatura laser offre velocità superiori, minore deformazione termica e rilavorazione, maggiore qualità della saldatura, ridotto consumo di materiale d'apporto e una qualità del prodotto significativamente migliore. Con l'avvento di laser con potenze di decine di migliaia di watt, non ci sono più limiti al taglio e alla saldatura laser nella cantieristica navale, aprendo grandi potenzialità per future sostituzioni.

Le navi da crociera di lusso sono da sempre considerate l'apice dell'industria cantieristica, tradizionalmente monopolizzata da pochi cantieri come l'italiana Fincantieri e la tedesca Meyer Werft. La tecnologia laser è 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. Anche China Merchants Group ha avviato la costruzione di un centro di lavorazione laser a Nantong Haitong per il proprio progetto di costruzione di navi da crociera, che include una linea di produzione per il taglio e la saldatura laser ad alta potenza di lamiere sottili. Si prevede che questa tendenza applicativa si diffonderà gradualmente anche nel settore navale civile. 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 metalliche di grosso spessore è destinato a crescere ulteriormente.

Applicazione di laser da 10 kW e oltre nel settore aerospaziale

I sistemi di trasporto aerospaziale comprendono principalmente razzi e aerei commerciali, per i quali la riduzione del peso rappresenta un 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 assemblaggio di saldatura e taglio ad alta precisione. L'avvento di laser ad alta potenza da oltre 10 kW ha portato a significativi miglioramenti nel settore aerospaziale in termini di qualità del taglio, efficienza e intelligenza integrata.

Nel processo produttivo dell'industria aerospaziale, sono numerosi i componenti che richiedono operazioni di taglio e saldatura, tra cui camere di combustione dei motori, carter motore, strutture degli aeromobili, pannelli delle ali di coda, strutture a nido d'ape e rotori principali degli elicotteri. Questi componenti presentano requisiti estremamente stringenti per quanto riguarda 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 con il laser. Progressi rivoluzionari sono stati compiuti nella saldatura laser dei rivestimenti e dei longheroni della fusoliera, tecnologia implementata sull'Airbus A380. La Cina ha testato con successo il grande aereo C919 di produzione nazionale e lo consegnerà quest'anno. Sono inoltre previsti progetti futuri come lo sviluppo del C929. Si può prevedere che i laser avranno un ruolo importante nella produzione di aerei commerciali in futuro.

La tecnologia laser può contribuire alla costruzione sicura di impianti nucleari.

L'energia nucleare è una nuova forma di energia pulita e gli Stati Uniti e la Francia possiedono la tecnologia più avanzata nella costruzione di centrali nucleari. L'energia nucleare copre circa il 70% del fabbisogno elettrico francese e la Cina ha collaborato con la Francia nelle prime fasi di sviluppo dei suoi impianti nucleari. La sicurezza è l'aspetto più importante degli impianti nucleari e vi sono molti componenti metallici con funzioni di protezione che richiedono taglio o saldatura.

La tecnologia di saldatura MAG con tracciamento laser intelligente, sviluppata autonomamente dalla Cina, è stata applicata su larga scala alla cupola e al cilindro del rivestimento in acciaio delle unità 7 e 8 della centrale nucleare di Tianwan. Il primo robot per la saldatura di manicotti di penetrazione di grado nucleare è attualmente in fase di preparazione.

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

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

La svolta nella tecnologia laser ha dato vita a un vasto mercato per le apparecchiature di lavorazione laser. Solo con gli strumenti giusti è possibile rimanere all'avanguardia nella feroce concorrenza di mercato. Con la necessità di trasformazione e aggiornamento in applicazioni di fascia alta come l'industria aerospaziale, navale e nucleare, la domanda di lavorazione di lamiere d'acciaio spesse è in aumento e i laser ad alta potenza contribuiranno ad accelerare lo sviluppo 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, le macchine per l'estrazione mineraria, l'industria aerospaziale e aeronautica.