Toepassing van krachtige lasers in de hightech- en zware industrie

De afgelopen drie jaar is de groei van de vraag naar industriële lasers door de pandemie vertraagd. De ontwikkeling van lasertechnologie is echter niet gestopt. Op het gebied van fiberlasers zijn achtereenvolgens ultra-krachtige fiberlasers van 60 kW en hoger op de markt gebracht, waardoor het vermogen van industriële lasers naar een nieuw niveau is getild.

Hoe groot is de vraag naar krachtige lasers van meer dan 30.000 watt?

Voor multimode continue-vezellasers lijkt het verhogen van het vermogen door het toevoegen van modules de gangbare methode te zijn. De afgelopen jaren is het vermogen jaarlijks met 10.000 watt toegenomen. De realisatie van industrieel snijden en lassen met lasers met ultrahoog vermogen is echter nog complexer en vereist een hogere stabiliteit. In 2022 zal lasersnijden op grote schaal worden toegepast met een vermogen van 30.000 watt, terwijl apparatuur met een vermogen van 40.000 watt momenteel in de onderzoeksfase is voor kleinschalige toepassingen.

In het tijdperk van glasvezellasers met een vermogen van minder dan 6 kW kunnen lasers met een vermogen van minder dan 6 kW worden gebruikt voor het snijden en lassen van de meeste gangbare metalen producten, zoals liften, auto's, badkamers, keukengerei, meubels en chassis, met een dikte van maximaal 10 mm voor zowel plaat- als buismateriaal. De snijsnelheid van een 10.000-watt laser is twee keer zo hoog als die van een 6.000-watt laser, en de snijsnelheid van een 20.000-watt laser is meer dan 60% hoger dan die van een 10.000-watt laser. Bovendien wordt de diktelimiet doorbroken en kan koolstofstaal van meer dan 50 mm dik worden gesneden, wat zeldzaam is bij gangbare industriële producten. Maar hoe zit het met lasers met een hoog vermogen van meer dan 30.000 watt?

Toepassing van krachtige lasers ter verbetering van de kwaliteit in de scheepsbouw

In april van dit jaar bracht de Franse president Macron een bezoek aan China, vergezeld door bedrijven zoals Airbus, DaFei Shipping en de Franse energieleverancier Électricité de France.

Airbus, de Franse vliegtuigfabrikant, heeft een overeenkomst met China gesloten voor de aankoop van 160 vliegtuigen ter waarde van ongeveer 20 miljard dollar. Het bedrijf zal ook een tweede productielijn in Tianjin bouwen. China Shipbuilding Group Corporation heeft een samenwerkingsovereenkomst getekend met het Franse bedrijf DaFei Shipping Group, inclusief de bouw van 16 supergrote containerschepen van het type 2, met een waarde van meer dan 21 miljard yuan. China General Nuclear Power Group en Électricité de France werken nauw samen, met de kerncentrale van Taishan als klassiek voorbeeld.

Laserapparatuur met een vermogen van 30.000 tot 50.000 watt kan staalplaten van meer dan 100 mm dik snijden. De scheepsbouw is een industrie die veelvuldig gebruikmaakt van dikke metalen platen. Commerciële schepen hebben doorgaans rompdelen van staal met een dikte van meer dan 25 mm, en grote vrachtschepen zelfs van meer dan 60 mm. Grote oorlogsschepen en supergrote containerschepen gebruiken soms speciale staalsoorten met een dikte van 100 mm. Laserlassen biedt hogere snelheden, minder warmtevervorming en nabewerking, een hogere laskwaliteit, een lager verbruik van vulmateriaal en een aanzienlijk verbeterde productkwaliteit. Met de komst van lasers met een vermogen van tienduizenden watts zijn er geen beperkingen meer voor lasersnijden en -lassen in de scheepsbouw, wat een groot potentieel biedt voor toekomstige vervanging.

Luxe cruiseschepen worden beschouwd als het summum van de scheepsbouw, een sector die traditioneel gedomineerd wordt door een paar werven zoals het Italiaanse Fincantieri en het Duitse Meyer Werft. Lasertechnologie wordt al op grote schaal gebruikt voor materiaalbewerking in de vroege stadia van de scheepsbouw. ​​De tewaterlating van het eerste in China geproduceerde cruiseschip staat gepland voor eind 2023. China Merchants Group heeft ook de bouw van een laserbewerkingscentrum in Nantong Haitong voor hun cruiseschipproject verder gevorderd. Dit centrum omvat een productielijn voor het snijden en lassen van dunne platen met behulp van krachtige lasers. Deze toepassingstrend zal naar verwachting geleidelijk aan ook doordringen in de civiele scheepvaart. China heeft wereldwijd de meeste scheepsbouworders en de rol van lasers bij het snijden en lassen van dikke metalen platen zal blijven groeien.

Toepassing van lasers met een vermogen van 10 kW of meer in de ruimtevaart.

Lucht- en ruimtevaartsystemen omvatten voornamelijk raketten en commerciële vliegtuigen, waarbij gewichtsvermindering een belangrijke overweging is. Dit stelt nieuwe eisen aan het snijden en lassen van aluminium- en titaniumlegeringen. Lasertechnologie is essentieel voor het bereiken van uiterst nauwkeurige las- en snijprocessen. De opkomst van krachtige lasers van 10 kW en meer heeft de lucht- en ruimtevaartsector aanzienlijk verbeterd op het gebied van snijkwaliteit, snij-efficiëntie en geavanceerde integratiemogelijkheden.

In het productieproces van de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn er veel onderdelen die gesneden en gelast moeten worden, waaronder verbrandingskamers van motoren, motorbehuizingen, vliegtuigframes, staartvleugelpanelen, honingraatstructuren en hoofdrotoren van helikopters. Deze onderdelen stellen extreem hoge eisen aan de snij- en lasverbindingen.

Airbus maakt al lange tijd gebruik van krachtige lasertechnologie. Bij de productie van de A340 worden alle interne schotten van aluminiumlegering met lasers gelast. Er is een doorbraak bereikt in het laserlassen van rompbeplating en langsliggers, een techniek die al is toegepast in de Airbus A380. China heeft het in eigen land geproduceerde grote vliegtuig C919 met succes getest en zal het dit jaar leveren. Er zijn ook toekomstige projecten, zoals de ontwikkeling van de C929. Het is te verwachten dat lasers in de toekomst een belangrijke rol zullen spelen in de productie van commerciële vliegtuigen.

Lasertechnologie kan bijdragen aan de veilige bouw van kerncentrales.

Kernenergie is een nieuwe vorm van schone energie, en de Verenigde Staten en Frankrijk beschikken over de meest geavanceerde technologie voor de bouw van kerncentrales. Kernenergie is goed voor ongeveer 70% van de Franse elektriciteitsvoorziening, en China werkte in de beginfase van de Franse kerncentrales samen met Frankrijk. Veiligheid is het allerbelangrijkste aspect van kerncentrales, en veel metalen onderdelen met beschermende functies vereisen snijden of lassen.

De door China zelf ontwikkelde lasergestuurde MAG-lastechnologie met intelligente tracking wordt op grote schaal toegepast in de stalen bekleding van de koepel en de reactorvaten van de eenheden 7 en 8 van de kerncentrale Tianwan. De eerste robot voor het lassen van penetratiehulzen van nucleaire kwaliteit is momenteel in ontwikkeling.

In navolging van de trend in laserontwikkeling lanceerde Teyu de CWFL-60000, een laser met ultrahoge vermogensdichtheid. vezellaserkoeler .

Teyu heeft de trend in laserontwikkeling gevolgd en de CWFL-60000 ultrahoogvermogen fiberlaserkoeler ontwikkeld en geproduceerd, die het volgende biedt: stabiele koeling voor 60 kW laserapparatuur Dankzij een dubbel, onafhankelijk temperatuurregelsysteem kan het zowel de laserstraal met hoge temperatuur als de laserbron met lage temperatuur koelen, waardoor een stabiele output voor laserapparatuur wordt gegarandeerd en de snelle en efficiënte werking van krachtige lasersnijmachines effectief wordt gewaarborgd.

De doorbraak in lasertechnologie heeft een brede markt voor laserbewerkingsapparatuur doen ontstaan. Alleen met de juiste gereedschappen kan men de hevige concurrentie op de markt het hoofd bieden. Door de noodzaak tot transformatie en modernisering in hoogwaardige toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart, scheepsbouw en kernenergie, neemt de vraag naar de bewerking van dik plaatstaal toe. Krachtige lasers zullen bijdragen aan de versnelde ontwikkeling van deze industrie. In de toekomst zullen ultra-krachtige lasers met een vermogen van meer dan 30.000 watt voornamelijk worden gebruikt in zware industrieën zoals windenergie, waterkracht, kernenergie, scheepsbouw, mijnbouwmachines, lucht- en ruimtevaart en de luchtvaart.