Anvendelse av høyeffektslasere i høyteknologisk og tung industri

I løpet av de siste tre årene har vekstraten i industriell laseretterspørsel avtatt på grunn av pandemien. Utviklingen av laserteknologi har imidlertid ikke stoppet opp. Innen fiberlasere har det blitt lansert ultrahøyeffektsfiberlasere på 60 kW og over, noe som tar effekten av industrielle lasere til et nytt nivå.

Hvor stor etterspørsel er det etter høyeffektslasere over 30 000 watt?

For multimodus kontinuerlige fiberlasere ser det ut til at det er avtalt å øke effekten ved å legge til moduler. De siste årene har effekten økt med 10 000 watt hvert år. Imidlertid er realiseringen av industriell skjæring og sveising for ultrahøyeffektlasere enda vanskeligere og krever høyere stabilitet. I 2022 vil en effekt på 30 000 watt bli brukt i stor skala i laserskjæring, og utstyr på 40 000 watt er for tiden i utforskningsfasen for småskala bruk.

I kilowattfiberlasernes tidsalder kan effekter under 6 kW brukes til skjæring og sveising av de fleste vanlige metallprodukter, som heiser, biler, bad, kjøkkenutstyr, møbler og chassis, med tykkelser som ikke overstiger 10 mm for både plate- og rørmaterialer. Skjærehastigheten til en 10 000 watt laser er dobbelt så høy som en 6 000 watt laser, og skjærehastigheten til en 20 000 watt laser er mer enn 60 % høyere enn for en 10 000 watt laser. Den bryter også tykkelsesgrensen og kan skjære karbonstål over 50 mm, noe som er sjeldent i generelle industriprodukter. Så hva med høyeffektslasere over 30 000 watt?

Bruk av høyeffektslasere for å forbedre skipsbyggingskvaliteten

I april i år besøkte Frankrikes president Macron Kina, ledsaget av selskaper som Airbus, DaFei Shipping og den franske strømleverandøren Électricité de France.

Den franske flyprodusenten Airbus annonserte en bulkkjøpsavtale med Kina for 160 fly, med en totalverdi på omtrent 20 milliarder dollar. De skal også bygge en andre produksjonslinje i Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation signerte en samarbeidsavtale med det franske selskapet DaFei Shipping Group, inkludert bygging av 16 superstore containerskip av type 2, med en verdi på over 21 milliarder yuan. China General Nuclear Power Group og Électricité de France har et nært samarbeid, med Taishan kjernekraftverk som et klassisk eksempel.

Høyeffekts laserutstyr fra 30 000 til 50 000 watt har skjærekapasitet for stålplater over 100 mm tykke. Skipsbygging er en industri som bruker tykke metallplater i stor grad, med typiske kommersielle skip som har stålplater i skroget med en tykkelse på over 25 mm, og store lasteskip som til og med overstiger 60 mm. Store krigsskip og superstore containerskip kan bruke spesialstål med en tykkelse på 100 mm. Lasersveising har høyere hastigheter, mindre varmedeformasjon og omarbeiding, høyere sveisekvalitet, redusert forbruk av tilsettmateriale og betydelig forbedret produktkvalitet. Med fremveksten av lasere med titusenvis av watt effekt, er det ikke lenger begrensninger innen laserskjæring og sveising for skipsbygging, noe som åpner for et stort potensial for fremtidig substitusjon.

Luksuscruiseskip har blitt ansett som toppen av skipsbyggingsindustrien, tradisjonelt monopolisert av noen få verft som Italias Fincantieri og Tysklands Meyer Werft. Laserteknologi har blitt mye brukt til materialbehandling i de tidlige stadiene av skipsbygging. Kinas første innenlandsproduserte cruiseskip skal etter planen sjøsettes innen utgangen av 2023. China Merchants Group har også fremskyndet byggingen av et laserbehandlingssenter i Nantong Haitong for deres produksjonsprosjekt for cruiseskip, som inkluderer en høyeffekts laserskjærings- og sveiseproduksjonslinje for tynnplater. Denne brukstrenden forventes gradvis å trenge inn i sivile kommersielle skip. Kina har flest skipsbyggingsordrer i verden, og laseres rolle i skjæring og sveising av tykke metallplater vil fortsette å vokse.

Anvendelse av 10 kW+ lasere i luftfart

Luftfartstransportsystemer omfatter primært raketter og kommersielle fly, med vektreduksjon som en viktig faktor. Dette stiller nye krav til skjæring og sveising av aluminium- og titanlegeringer. Laserteknologi er avgjørende for å oppnå høypresisjons sveise- og skjæremonteringsprosesser. Fremveksten av høyeffektslasere på over 10 kW har ført til omfattende oppgraderinger innen luftfartsfeltet når det gjelder skjærekvalitet, skjæreeffektivitet og intelligens med høy integrasjon. 

I produksjonsprosessen i luftfartsindustrien er det mange komponenter som krever skjæring og sveising, inkludert forbrenningskamre i motorer, motorhus, flyrammer, halevingepaneler, bikakestrukturer og helikopterrotorer. Disse komponentene har ekstremt strenge krav til skjære- og sveisegrensesnitt.

Airbus har brukt høyeffekts laserteknologi i lang tid. I produksjonen av A340-flyet sveises alle innvendige skott i aluminiumslegering med lasere. Det har blitt gjort banebrytende fremskritt innen lasersveising av flykroppskall og vanger, noe som har blitt implementert på Airbus A380. Kina har testet det innenlandsproduserte store flyet C919 med suksess, og vil levere det i år. Det finnes også fremtidige prosjekter, som utviklingen av C929. Det kan forutses at lasere vil ha en plass i produksjonen av kommersielle fly i fremtiden.

Laserteknologi kan bidra til sikker bygging av kjernekraftverk

Atomkraft er en ny form for ren energi, og USA og Frankrike har den mest avanserte teknologien innen bygging av kjernekraftverk. Kjernekraft står for omtrent 70 % av Frankrikes strømforsyning, og Kina samarbeidet med Frankrike i de tidlige stadiene av kjernekraftanleggene. Sikkerhet er det viktigste aspektet ved kjernekraftanlegg, og det finnes mange metallkomponenter med beskyttende funksjoner som krever kutting eller sveising.

Kinas uavhengig utviklede laserintelligente sporings-MAG-sveiseteknologi har blitt masseanvendt i stålforingskuppelen og -løpet til enhet 7 og 8 ved Tianwan kjernekraftverk. Den første sveiseroboten for penetrasjonshylser av kjernekraftkvalitet er for tiden under forberedelse.

I tråd med trenden innen laserutvikling lanserte Teyu CWFL-60000 ultrahøyeffekt fiberlaserkjøler

Teyu har holdt tritt med trenden innen laserutvikling og har utviklet og produsert CWFL-60000 ultrahøyeffekts fiberlaserkjøler, som gir stabil kjøling for 60 kW laserutstyr. Med et dobbelt uavhengig temperaturkontrollsystem kan den kjøle ned både høytemperaturlaserhodet og en lavtemperaturlaserkilde, noe som gir en stabil utgang for laserutstyr og effektivt garanterer rask og effektiv drift av høyeffekts laserskjæremaskiner. 

Gjennombruddet innen laserteknologi har skapt et bredt marked for laserbehandlingsutstyr. Bare med de riktige verktøyene kan man holde seg i forkant i den harde konkurransen på markedet. Med behovet for transformasjon og oppgradering innen avanserte applikasjoner som luftfart, skipsbygging og kjernekraft, øker etterspørselen etter tykkplatebearbeiding av stål, og høyeffektslasere vil bidra til en akselerert utvikling av industrien. I fremtiden vil ultrahøyeffektlasere med en effekt på over 30 000 watt hovedsakelig bli brukt innen tungindustri som vindkraft, vannkraft, kjernekraft, skipsbygging, gruvemaskineri, romfart og luftfart.