Aplicação de lasers de alta potência em indústrias de alta tecnologia e pesadas

Nos últimos três anos, devido à pandemia, a taxa de crescimento da demanda por lasers industriais diminuiu. No entanto, o desenvolvimento da tecnologia laser não parou. No campo dos lasers de fibra, lasers de fibra de ultra-alta potência, de 60 kW ou mais, foram lançados sucessivamente, elevando a potência dos lasers industriais a um novo patamar.

Qual é a demanda por lasers de alta potência acima de 30.000 watts?

Para lasers de fibra contínua multimodo, o aumento de potência por meio da adição de módulos parece ser o caminho mais comum. Nos últimos anos, a potência aumentou em 10.000 watts por ano. No entanto, a implementação de corte e soldagem industriais com lasers de ultra-alta potência é ainda mais complexa e exige maior estabilidade. Em 2022, a potência de 30.000 watts será amplamente utilizada no corte a laser, e equipamentos de 40.000 watts estão atualmente em fase de estudo para aplicações em pequena escala.

Na era dos lasers de fibra de quilowatts, potências abaixo de 6 kW podem ser usadas para corte e soldagem da maioria dos produtos metálicos comuns, como elevadores, carros, banheiros, utensílios de cozinha, móveis e chassis, com espessuras que não excedam 10 mm, tanto para chapas quanto para tubos. A velocidade de corte de um laser de 10.000 watts é o dobro da de um laser de 6.000 watts, e a velocidade de corte de um laser de 20.000 watts é mais de 60% superior à de um laser de 10.000 watts. Ele também ultrapassa o limite de espessura e pode cortar aço carbono com mais de 50 mm, o que é raro em produtos industriais em geral. E quanto aos lasers de alta potência acima de 30.000 watts?

Aplicação de lasers de alta potência para melhorar a qualidade da construção naval.

Em abril deste ano, o presidente francês Macron visitou a China, acompanhado por empresas como a Airbus, a DaFei Shipping e a fornecedora francesa de energia Électricité de France.

A Airbus, fabricante francesa de aeronaves, anunciou um acordo de compra em grande escala com a China para 160 aeronaves, com um valor total aproximado de US$ 20 bilhões. A empresa também construirá uma segunda linha de produção em Tianjin. A China Shipbuilding Group Corporation assinou um acordo de cooperação com a empresa francesa DaFei Shipping Group, incluindo a construção de 16 navios porta-contêineres supergrandes do Tipo 2, com um valor superior a 21 bilhões de yuans. A China General Nuclear Power Group e a Électricité de France mantêm uma estreita cooperação, sendo a Usina Nuclear de Taishan um exemplo clássico.

Equipamentos a laser de alta potência, variando de 30.000 a 50.000 watts, têm capacidade de corte para chapas de aço com mais de 100 mm de espessura. A construção naval é uma indústria que utiliza amplamente chapas metálicas espessas, com navios comerciais típicos apresentando cascos com chapas de aço com mais de 25 mm de espessura, e grandes navios de carga ultrapassando os 60 mm. Grandes navios de guerra e navios porta-contêineres superdimensionados podem utilizar aços especiais com 100 mm de espessura. A soldagem a laser oferece maior velocidade, menor deformação térmica e retrabalho, maior qualidade de solda, menor consumo de material de adição e qualidade do produto significativamente melhorada. Com o surgimento de lasers com dezenas de milhares de watts de potência, não há mais limitações no corte e soldagem a laser para a construção naval, abrindo um grande potencial para substituição futura.

Os navios de cruzeiro de luxo são considerados o auge da indústria naval, tradicionalmente monopolizada por alguns estaleiros, como a italiana Fincantieri e a alemã Meyer Werft. A tecnologia laser tem sido amplamente utilizada no processamento de materiais nas fases iniciais da construção naval. O primeiro navio de cruzeiro produzido na China está previsto para ser lançado até o final de 2023. O China Merchants Group também avançou na construção de um centro de processamento a laser em Nantong Haitong para seu projeto de fabricação de navios de cruzeiro, que inclui uma linha de produção de chapas finas para corte e soldagem a laser de alta potência. Espera-se que essa tendência de aplicação penetre gradualmente em navios comerciais civis. A China detém o maior número de encomendas de construção naval do mundo, e o papel dos lasers no corte e soldagem de chapas metálicas espessas continuará a crescer.

Aplicação de lasers de 10 kW ou mais na indústria aeroespacial.

Os sistemas de transporte aeroespacial incluem principalmente foguetes e aeronaves comerciais, sendo a redução de peso uma consideração fundamental. Isso impõe novos requisitos para o corte e a soldagem de ligas de alumínio e titânio. A tecnologia laser é essencial para alcançar processos de montagem de alta precisão por meio de soldagem e corte. O surgimento de lasers de alta potência (acima de 10 kW) trouxe melhorias abrangentes para o setor aeroespacial em termos de qualidade de corte, eficiência de corte e inteligência de alta integração.

No processo de fabricação da indústria aeroespacial, existem muitos componentes que exigem corte e soldagem, incluindo câmaras de combustão de motores, carcaças de motores, estruturas de aeronaves, painéis da asa traseira, estruturas em favo de mel e rotores principais de helicópteros. Esses componentes têm requisitos extremamente rigorosos para as interfaces de corte e soldagem.

A Airbus utiliza tecnologia laser de alta potência há bastante tempo. Na fabricação da aeronave A340, todas as anteparas internas de liga de alumínio são soldadas a laser. Avanços significativos foram alcançados na soldagem a laser de revestimentos e longarinas da fuselagem, tecnologia já implementada no Airbus A380. A China realizou com sucesso o voo de teste da aeronave de grande porte C919, de fabricação nacional, e a entregará ainda este ano. Há também projetos futuros, como o desenvolvimento do C929. É possível prever que os lasers terão um papel fundamental na fabricação de aeronaves comerciais no futuro.

A tecnologia laser pode auxiliar na construção segura de instalações de energia nuclear.

A energia nuclear é uma nova forma de energia limpa, e os Estados Unidos e a França possuem a tecnologia mais avançada na construção de usinas nucleares. A energia nuclear responde por aproximadamente 70% do fornecimento de eletricidade da França, e a China cooperou com a França nos estágios iniciais de suas instalações nucleares. A segurança é o aspecto mais importante das instalações nucleares, e existem muitos componentes metálicos com funções de proteção que exigem corte ou soldagem.

A tecnologia de soldagem MAG com rastreamento inteligente a laser, desenvolvida de forma independente na China, foi aplicada em larga escala na cúpula e no cilindro do revestimento de aço das Unidades 7 e 8 da Usina Nuclear de Tianwan. O primeiro robô de soldagem de manga de penetração de grau nuclear está atualmente em fase de desenvolvimento.

Seguindo a tendência de desenvolvimento de lasers, a Teyu lançou o CWFL-60000 de ultra-alta potência. resfriador de laser de fibra .

A Teyu acompanhou a tendência de desenvolvimento de lasers e desenvolveu e produziu o resfriador de laser de fibra de ultra-alta potência CWFL-60000, que proporciona Resfriamento estável para equipamentos a laser de 60 kW Com um sistema duplo de controle de temperatura independente, ele é capaz de resfriar tanto a cabeça do laser de alta temperatura quanto uma fonte de laser de baixa temperatura, fornecendo uma saída estável para equipamentos a laser e garantindo efetivamente a operação rápida e eficiente de máquinas de corte a laser de alta potência.

O avanço da tecnologia laser deu origem a um amplo mercado para equipamentos de processamento a laser. Somente com as ferramentas certas é possível se manter à frente da acirrada concorrência de mercado. Com a necessidade de transformação e modernização em aplicações de ponta, como aeroespacial, construção naval e energia nuclear, a demanda por processamento de chapas de aço de grande espessura está aumentando, e os lasers de alta potência auxiliarão no desenvolvimento acelerado do setor. No futuro, lasers de ultra-alta potência, com potência superior a 30.000 watts, serão utilizados principalmente em setores industriais pesados, como energia eólica, hidrelétrica, nuclear, construção naval, máquinas de mineração, aeroespacial e aviação.