Toepassing van hoogvermogenlasers 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 successievelijk ultrahoge vermogens van 60 kW en hoger op de markt gebracht, waardoor het vermogen van industriële lasers naar een hoger niveau is getild.

Hoeveel vraag is er naar lasers met een hoog vermogen boven 30.000 watt?

Voor multi-mode continue fiberlasers lijkt het verhogen van het vermogen door het toevoegen van modules de gangbare aanpak. De afgelopen jaren is het vermogen met 10.000 watt per jaar toegenomen. De realisatie van industrieel snijden en lassen voor ultrahoogvermogenlasers is echter nog moeilijker en vereist een hogere stabiliteit. In 2022 zal het vermogen van 30.000 watt op grote schaal worden gebruikt voor lasersnijden, en apparatuur met een vermogen van 40.000 watt bevindt zich momenteel in de verkenningsfase voor kleinschalige toepassing.

In het tijdperk van kilowatt fiberlasers kunnen vermogens onder de 6 kW worden gebruikt voor het snijden en lassen van de meest voorkomende metaalproducten, zoals liften, auto's, badkamers, keukengerei, meubels en chassis, met een dikte van maximaal 10 mm voor zowel plaat- als buismaterialen. De snijsnelheid van een laser van 10.000 watt is twee keer zo hoog als die van een laser van 6.000 watt, en de snijsnelheid van een laser van 20.000 watt is meer dan 60% hoger dan die van een laser van 10.000 watt. De laser overschrijdt ook de diktelimiet en kan koolstofstaal van meer dan 50 mm snijden, wat zeldzaam is in algemene industriële producten. Hoe zit het dan met lasers met een hoog vermogen boven de 30.000 watt?

Toepassing van krachtige lasers om de kwaliteit van scheepsbouw te verbeteren

In april van dit jaar bezocht de Franse president Macron China, vergezeld door bedrijven als Airbus, DaFei Shipping en de Franse energieleverancier Électricité de France.

Airbus, de Franse vliegtuigbouwer, kondigde een overeenkomst aan met China voor de aankoop van 160 vliegtuigen, met een totale waarde van ongeveer $ 20 miljard. Ze zullen ook een tweede productielijn bouwen in Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation tekende een samenwerkingsovereenkomst 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.

Hoogvermogenlaserapparatuur met een vermogen van 30.000 tot 50.000 watt kan staalplaten van meer dan 100 mm dik snijden. Scheepsbouw is een industrie die op grote schaal dikke metalen platen gebruikt. Typische commerciële schepen hebben stalen rompplaten met een dikte van meer dan 25 mm, en grote vrachtschepen zelfs meer dan 60 mm. Grote oorlogsschepen en zeer grote containerschepen kunnen speciale staalsoorten met een dikte van 100 mm gebruiken. Laserlassen biedt hogere snelheden, minder warmtevervorming en nabewerking, een hogere laskwaliteit, een lager verbruik van toevoegmateriaal en een aanzienlijk verbeterde productkwaliteit. Met de opkomst van lasers met tienduizenden watts zijn er geen beperkingen meer in lasersnijden en -lassen voor de scheepsbouw, wat een groot potentieel biedt voor toekomstige vervanging.

Luxe cruiseschepen worden beschouwd als het toppunt van de scheepsbouwsector en zijn traditioneel gemonopoliseerd door enkele scheepswerven zoals het Italiaanse Fincantieri en het Duitse Meyer Werft. Lasertechnologie wordt al in de beginfase van de scheepsbouw op grote schaal gebruikt voor materiaalverwerking. De tewaterlating van China's eerste in eigen land geproduceerde cruiseschip staat gepland voor eind 2023. China Merchants Group heeft ook de bouw van een laserbewerkingscentrum in Nantong Haitong voor hun cruiseschipproductieproject gevorderd, met onder meer een productielijn voor het snijden en lassen van dunne platen met een hoog vermogen. Deze toepassingstrend zal naar verwachting geleidelijk ook de civiele commerciële schepen bereiken. China heeft de meeste scheepsbouworders ter wereld en de rol van lasers bij het snijden en lassen van dikke metalen platen zal blijven groeien.

Toepassing van 10kW+ lasers in de lucht- en ruimtevaart

Lucht- en ruimtevaarttransportsystemen 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 realiseren van zeer nauwkeurige las- en snijassemblageprocessen. De opkomst van lasers met een hoog vermogen van meer dan 10 kW heeft de lucht- en ruimtevaartsector aanzienlijk verbeterd op het gebied van snijkwaliteit, snij-efficiëntie en hoge integratie-intelligentie.

In het productieproces van de lucht- en ruimtevaartindustrie zijn er veel componenten die gesneden en gelast moeten worden, waaronder verbrandingskamers van motoren, motorbehuizingen, vliegtuigframes, staartvleugelpanelen, honingraatstructuren en helikopterhoofdrotoren. Deze componenten stellen extreem strenge eisen aan de snij- en lasinterfaces.

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 baanbrekende vooruitgang geboekt met het laserlassen van romphuiden en stringers, wat al is toegepast op de Airbus A380. China heeft met succes een testvlucht uitgevoerd met het in eigen land geproduceerde grote vliegtuig C919 en zal dit dit jaar opleveren. Er zijn ook toekomstige projecten, zoals de ontwikkeling van de C929. Het is te verwachten dat lasers in de toekomst een rol zullen spelen in de productie van commerciële vliegtuigen.

Lasertechnologie kan helpen bij 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 met Frankrijk samen in de beginfase van de ontwikkeling van kerncentrales. Veiligheid is het belangrijkste aspect van kerncentrales en veel metalen componenten met beschermende functies moeten worden gesneden of gelast.

De door China onafhankelijk ontwikkelde laser-intelligente tracking MAG-lastechnologie is massaal toegepast in de stalen mantelbuis en -mantel van eenheden 7 en 8 in de kerncentrale Tianwan. De eerste robot voor het penetratiemouwlassen van nucleaire kwaliteit is momenteel in voorbereiding.

In navolging van de trend van laserontwikkeling lanceerde Teyu de CWFL-60000 ultrakrachtige fiberlaserkoeler .

Teyu heeft de trend in laserontwikkeling gevolgd en de CWFL-60000 ultrahoogvermogen fiberlaserkoeler ontwikkeld en geproduceerd. Deze koeler biedt stabiele koeling voor 60kW laserapparatuur. Dankzij een dubbel onafhankelijk temperatuurregelsysteem kan de koeler zowel de hogetemperatuurlaserkop als de lagetemperatuurlaserbron koelen. Dit zorgt voor een stabiele output voor laserapparatuur en garandeert effectief de snelle en efficiënte werking van lasersnijmachines met hoog vermogen.

De doorbraak in lasertechnologie heeft geleid tot een brede markt voor laserbewerkingsapparatuur. Alleen met de juiste tools kan men de felle marktconcurrentie voorblijven. Door de noodzaak tot transformatie en upgrading in hoogwaardige toepassingen zoals de lucht- en ruimtevaart, scheepsbouw en kernenergie, neemt de vraag naar de verwerking van dik plaatstaal toe. Krachtige lasers zullen bijdragen aan de versnelde ontwikkeling van de industrie. In de toekomst zullen ultrahoogvermogenlasers met een vermogen van meer dan 30.000 watt vooral worden gebruikt in de zware industrie, zoals windenergie, waterkracht, kernenergie, scheepsbouw, mijnbouwmachines, lucht- en ruimtevaart en luchtvaart.