Aplicação de Lasers de Alta Potência em Indústrias Pesadas e de Alta Tecnologia

Nos últimos três anos, devido à pandemia, a taxa de crescimento da demanda por laser industrial desacelerou. Entretanto, o desenvolvimento da tecnologia laser não parou. No campo dos lasers de fibra, lasers de fibra de ultra-alta potência de 60 kW e acima foram lançados sucessivamente, levando a potência dos lasers industriais a outro nível.

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

Para lasers de fibra contínua multimodo, aumentar a potência adicionando módulos parece ser a maneira mais aceita. Nos últimos anos, a potência aumentou em 10.000 watts a cada ano. Entretanto, a realização de corte e soldagem industrial para lasers de ultra-alta potência é ainda mais difícil e requer maior estabilidade. Em 2022, a potência de 30.000 watts será usada em larga escala no corte a laser, e 40.000 watts de equipamento estão atualmente em fase de exploração para aplicação em pequena escala.

Na era dos lasers de fibra de quilowatts, potências abaixo de 6 kW podem ser usadas para cortar e soldar a maioria dos produtos metálicos comuns, como elevadores, carros, banheiros, utensílios de cozinha, móveis e chassis, com espessuras não superiores a 10 mm para materiais em chapa e tubo. 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% maior que a de um laser de 10.000 watts. Ele também quebra 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 de energia francesa Électricité de France.

A Airbus, fabricante francesa de aeronaves, anunciou um acordo de compra em massa com a China para 160 aeronaves, com um valor total de aproximadamente US$ 20 bilhões. Eles também construirão 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 de mais de 21 bilhões de yuans. O China General Nuclear Power Group e a Électricité de France têm uma cooperação estreita, 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 de chapas de aço com mais de 100 mm de espessura. A construção naval é uma indústria que utiliza extensivamente chapas metálicas grossas, com navios comerciais típicos tendo chapas de aço no casco com espessura de mais de 25 mm, e grandes navios de carga ultrapassando até 60 mm. Grandes navios de guerra e navios porta-contêineres supergrandes podem usar aços especiais com espessura de 100 mm. A soldagem a laser tem velocidades mais rápidas, menos deformação térmica e retrabalho, maior qualidade de solda, menor consumo de material de enchimento 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 construção naval, abrindo grande potencial para substituição futura.

Os navios de cruzeiro de luxo são considerados o ápice da indústria de construção naval, tradicionalmente monopolizados por alguns estaleiros, como o italiano Fincantieri e o alemão Meyer Werft. A tecnologia laser tem sido amplamente utilizada no processamento de materiais nos estágios iniciais da construção naval. O primeiro navio de cruzeiro produzido internamente na China está previsto para ser lançado no 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 de corte e soldagem a laser de alta potência. Espera-se que essa tendência de aplicação penetre gradualmente em navios comerciais civis. A China tem o maior número de encomendas de construção naval do mundo, e o papel dos lasers no corte e na soldagem de chapas metálicas espessas continuará a crescer.

Aplicação de lasers de 10kW+ 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 corte e soldagem de ligas de alumínio e titânio. A tecnologia a laser é essencial para alcançar processos de soldagem e corte de alta precisão. O surgimento de lasers de alta potência de 10 kW+ trouxe atualizações abrangentes para o campo aeroespacial em termos de qualidade de corte, eficiência de corte e inteligência de alta integração 

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

A Airbus vem usando tecnologia de laser de alta potência há muito tempo. Na fabricação da aeronave A340, todas as anteparas internas de liga de alumínio são soldadas usando lasers. Houve um progresso revolucionário na soldagem a laser de revestimentos e longarinas da fuselagem, que foi implementada no Airbus A380. A China realizou com sucesso um voo de teste da grande aeronave C919 de produção nacional e a entregará neste ano. Há também projetos futuros, como o desenvolvimento do C929. Pode-se prever que os lasers terão um lugar 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 têm a tecnologia mais avançada na construção de usinas nucleares. A energia nuclear é responsável por aproximadamente 70% do fornecimento de eletricidade da França, e a China cooperou com a França nos estágios iniciais de suas instalações de energia nuclear. A segurança é o aspecto mais importante das instalações de energia nuclear, e há muitos componentes metálicos com funções de proteção que exigem corte ou soldagem.

A tecnologia de soldagem MAG de rastreamento inteligente a laser desenvolvida de forma independente pela China foi aplicada em massa 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 nível nuclear está sendo preparado atualmente.

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

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

O avanço na tecnologia do laser deu origem a um amplo mercado para equipamentos de processamento a laser. Somente com as ferramentas certas é possível se manter à frente na acirrada competição do mercado. Com a necessidade de transformação e atualização em aplicações de ponta, como aeroespacial, construção naval e energia nuclear, a demanda por processamento de chapas grossas de aço está aumentando, e os lasers de alta potência ajudarão no desenvolvimento acelerado do setor. No futuro, lasers de ultra-alta potência com potência de mais de 30.000 watts serão usados principalmente em setores da indústria pesada, como energia eólica, hidrelétrica, nuclear, construção naval, máquinas de mineração, aeroespacial e aviação.