ハイテク産業および重工業における高出力レーザーの応用

過去3年間、パンデミックの影響で産業用レーザー需要の成長率は鈍化しました。 しかし、レーザー技術の発展は止まっていません。 ファイバーレーザーの分野では、60kW以上の超高出力ファイバーレーザーが相次いで発売され、産業用レーザーの出力が新たなレベルに押し上げられました。

30,000 ワットを超える高出力レーザーの需要はどれくらいありますか?

マルチモード連続ファイバーレーザーの場合、モジュールを追加して出力を高めるのが一般的な方法のようです。 過去数年間、電力は毎年10,000ワット増加しています。 しかし、超高出力レーザーによる工業的な切断や溶接の実現はさらに困難であり、より高い安定性が求められます。 2022年には、レーザー切断に3万ワットの電力が大規模に使用され、4万ワットの装置は現在、小規模用途に向けた探索段階にあります。

キロワットファイバーレーザーの時代では、6kW未満の出力で、エレベーター、自動車、浴室、台所用品、家具、シャーシなど、シート材とチューブ材の両方で厚さが10mmを超えない一般的な金属製品の切断や溶接を行うことができます。 10,000 ワットのレーザーの切断速度は 6,000 ワットのレーザーの 2 倍であり、20,000 ワットのレーザーの切断速度は 10,000 ワットのレーザーの切断速度より 60% 以上高速です。 また、厚さの制限も打ち破り、一般工業製品では珍しい50mmを超える炭素鋼の切断も可能です。 では、30,000ワットを超える高出力レーザーはどうでしょうか?

造船品質向上のための高出力レーザーの応用

今年4月、フランスのマクロン大統領はエアバス、大飛海運、フランスの電力会社Électricité de Franceなどの企業を伴って中国を訪問した。

フランスの航空機メーカー、エアバスは中国と総額約200億ドルに上る航空機160機の大量購入契約を締結したと発表した。 天津に第2生産ラインも建設する予定だ。 中国船舶重工集団公司はフランスの大飛船舶集団と協力協定を締結した。これには2型超大型コンテナ船16隻の建造が含まれ、その総額は210億元を超える。 中国広核集団とフランス電力公社は緊密に協力しており、台山原子力発電所はその典型的な例である。

30,000ワットから50,000ワットの高出力レーザー装置は、厚さ100mmを超える鋼板を切断する能力を備えています。 造船業は厚い金属板を多用する産業であり、一般的な商船では船体鋼板の厚さは25mm以上、大型貨物船では60mmを超えるものもあります。 大型軍艦や超大型コンテナ船では、厚さ100mmの特殊鋼が使用されることもあります。 レーザー溶接は、溶接速度が速く、熱による変形や手直しが少なく、溶接品質が高く、充填材の消費量が減り、製品品質が大幅に向上します。 数万ワットの出力を持つレーザーの出現により、造船におけるレーザー切断と溶接の制限はなくなり、将来的な代替に大きな可能性が開かれています。

豪華クルーズ船は造船業界の頂点とみなされてきたが、伝統的にイタリアのフィンカンティエリやドイツのマイヤーヴェルフトなど少数の造船所によって独占されてきた。 レーザー技術は、船舶建造の初期段階における材料処理に広く使用されてきました。 中国初の国産クルーズ船は2023年末までに就航する予定だ。 招商局集団はまた、クルーズ船製造プロジェクトのために、高出力レーザー切断・溶接薄板生産ラインを含むレーザー加工センターの南通海通市への建設も進めている。 この応用傾向は、民間の商船にも徐々に浸透していくと予想されます。 中国は世界で最も多くの造船受注を抱えており、厚い金属板の切断や溶接におけるレーザーの役割は今後も拡大していくだろう。

航空宇宙における10kW以上のレーザーの応用

航空宇宙輸送システムには主にロケットと民間航空機が含まれ、軽量化が重要な考慮事項となります。 これにより、アルミニウムおよびチタン合金の切断と溶接に新たな要件が課せられます。 高精度の溶接および切断組立工程を実現するには、レーザー技術が不可欠です。 10kW以上の高出力レーザーの出現により、切断品質、切断効率、高集積インテリジェンスの面で航空宇宙分野に包括的なアップグレードがもたらされました。 

航空宇宙産業の製造工程では、エンジンの燃焼室、エンジンケース、航空機のフレーム、尾翼パネル、ハニカム構造、ヘリコプターのメインローターなど、切断や溶接が必要な部品が多数あります。 これらのコンポーネントには、切断および溶接インターフェースに関して非常に厳しい要件があります。

エアバスは長年にわたり高出力レーザー技術を活用してきました。 A340 航空機の製造では、すべてのアルミニウム合金内部隔壁がレーザーを使用して溶接されます。 胴体外板とストリンガーのレーザー溶接において画期的な進歩が遂げられ、エアバス A380 に導入されました。 中国は国産大型航空機C919の試験飛行に成功し、今年中に納入する予定だ。 C929の開発など将来のプロジェクトもあります。 将来的には、レーザーが民間航空機の製造に利用されることが予測されます。

レーザー技術は原子力施設の安全な建設に役立つ

原子力は新しい形のクリーンエネルギーであり、米国とフランスは原子力発電所の建設において最も先進的な技術を持っています。 原子力発電はフランスの電力供給の約70％を占めており、中国は原子力施設の初期段階でフランスに協力した。 原子力施設は安全性が最も重要であり、切断や溶接が必要な保護機能を持つ金属部品が多数あります。

中国が独自に開発したレーザー知能追跡MAG溶接技術が、天湾原子力発電所7号機と8号機の鋼製ライナードームとバレルに大量適用されている。 現在、初の原子力級貫通スリーブ溶接ロボットを準備中です。

レーザー開発のトレンドに従い、TeyuはCWFL-60000超高出力レーザーを発売しました。 ファイバーレーザーチラー

Teyuはレーザー開発のトレンドを常に追い続け、60kWレーザー機器に安定した冷却を提供するCWFL-60000超高出力ファイバーレーザーチラーを開発・製造しました。 独立した二重温度制御システムにより、高温のレーザーヘッドと低温のレーザー光源の両方を冷却することができ、レーザー機器に安定した出力を提供し、高出力レーザー切断機の高速で効率的な動作を効果的に保証します。 

レーザー技術の進歩により、レーザー加工装置の市場が拡大しました。 適切なツールを使用することによってのみ、激しい市場競争で優位に立つことができます。 航空宇宙、造船、原子力などのハイエンドアプリケーションにおける変革とアップグレードのニーズにより、厚板鋼加工の需要が高まっており、高出力レーザーは業界の加速的な発展に貢献します。 今後は、3万ワット以上の超高出力レーザーが、主に風力、水力、原子力、造船、鉱山機械、航空宇宙、航空などの重工業分野で利用されるようになるでしょう。