Aplikácia vysokovýkonných laserov v high-tech a ťažkom priemysle

V posledných troch rokoch sa v dôsledku pandémie tempo rastu dopytu po priemyselných laseroch spomalilo. Vývoj laserovej technológie sa však nezastavil. V oblasti vláknových laserov boli postupne uvedené na trh ultravysokovýkonné vláknové lasery s výkonom 60 kW a viac, čím sa výkon priemyselných laserov posunul na novú úroveň.

Aký je dopyt po vysokovýkonných laseroch nad 30 000 wattov?

V prípade viacrežimových kontinuálnych vláknových laserov sa zvýšenie výkonu pridávaním modulov javí ako dohodnutá cesta. V posledných rokoch sa výkon zvyšoval o 10 000 wattov ročne. Realizácia priemyselného rezania a zvárania pre ultravysokovýkonné lasery je však ešte náročnejšia a vyžaduje si vyššiu stabilitu. V roku 2022 sa bude vo veľkom meradle používať výkon 30 000 wattov pri laserovom rezaní a zariadenia s výkonom 40 000 wattov sú v súčasnosti vo fáze prieskumu pre malé aplikácie.

V ére kilowattových vláknových laserov sa výkony pod 6 kW dajú použiť na rezanie a zváranie najbežnejších kovových výrobkov, ako sú výťahy, autá, kúpeľne, kuchynský riad, nábytok a podvozky, s hrúbkou nepresahujúcou 10 mm pre plechy aj rúrky. Rýchlosť rezania 10 000-wattového laseru je dvojnásobná oproti 6 000-wattovému laseru a rýchlosť rezania 20 000-wattového laseru je o viac ako 60 % vyššia ako rýchlosť rezania 10 000-wattového laseru. Taktiež prekonáva limit hrúbky a dokáže rezať uhlíkovú oceľ s hrúbkou nad 50 mm, čo je u bežných priemyselných výrobkov zriedkavé. A čo teda vysokovýkonné lasery nad 30 000 wattov?

Použitie vysokovýkonných laserov na zlepšenie kvality stavby lodí

V apríli tohto roku navštívil francúzsky prezident Macron Čínu v sprievode spoločností ako Airbus, DaFei Shipping a francúzskeho dodávateľa energie Électricité de France.

Francúzsky výrobca lietadiel Airbus oznámil hromadnú kúpnu zmluvu s Čínou na 160 lietadiel v celkovej hodnote približne 20 miliárd dolárov. V meste Tianjin postaví aj druhú výrobnú linku. Spoločnosť China Shipbuilding Group Corporation podpísala dohodu o spolupráci s francúzskou spoločnosťou DaFei Shipping Group, ktorá zahŕňa výstavbu 16 super veľkých kontajnerových lodí typu 2 v hodnote viac ako 21 miliárd juanov. Spoločnosť China General Nuclear Power Group a spoločnosť Électricité de France úzko spolupracujú, pričom klasickým príkladom je jadrová elektráreň Taishan.

Vysokovýkonné laserové zariadenia s výkonom od 30 000 do 50 000 wattov majú schopnosť rezať oceľové plechy s hrúbkou nad 100 mm. Stavba lodí je odvetvie, ktoré vo veľkej miere využíva hrubé plechy, pričom typické obchodné lode majú trupové oceľové plechy s hrúbkou nad 25 mm a veľké nákladné lode dokonca presahujú 60 mm. Veľké vojnové lode a super veľké kontajnerové lode môžu používať špeciálne ocele s hrúbkou 100 mm. Laserové zváranie má vyššie rýchlosti, menšiu tepelnú deformáciu a prepracovanie, vyššiu kvalitu zvarov, zníženú spotrebu prídavného materiálu a výrazne zlepšenú kvalitu výrobkov. S príchodom laserov s výkonom desiatok tisíc wattov už neexistujú žiadne obmedzenia v oblasti laserového rezania a zvárania pre stavbu lodí, čo otvára veľký potenciál pre budúcu náhradu.

Luxusné výletné lode sa považujú za vrchol lodiarskeho priemyslu, ktorý tradične monopolizovalo niekoľko lodeníc, ako napríklad talianska Fincantieri a nemecká Meyer Werft. Laserová technológia sa vo veľkej miere používa na spracovanie materiálov v raných fázach výstavby lodí. Prvá čínska výletná loď domácej výroby by mala byť spustená na vodu do konca roka 2023. Skupina China Merchants Group tiež pokročila s výstavbou laserového obrábacieho centra v Nantong Haitong pre svoj projekt výroby výletných lodí, ktorý zahŕňa výrobnú linku tenkých plechov na rezanie a zváranie laserom s vysokým výkonom. Očakáva sa, že tento aplikačný trend postupne prenikne aj do civilných obchodných lodí. Čína má najviac objednávok na stavbu lodí na svete a úloha laserov pri rezaní a zváraní hrubých kovových plechov bude naďalej rásť.

Aplikácia laserov s výkonom 10 kW a viac v leteckom priemysle

Medzi letecké dopravné systémy patria predovšetkým rakety a komerčné lietadlá, pričom kľúčovým faktorom je zníženie hmotnosti. To kladie nové požiadavky na rezanie a zváranie hliníkových a titánových zliatin. Laserová technológia je nevyhnutná na dosiahnutie vysoko presných zváracích a rezacích montážnych procesov. Vznik laserov s výkonom viac ako 10 kW priniesol komplexné vylepšenia do leteckého priemyslu, pokiaľ ide o kvalitu rezania, účinnosť rezania a vysokú integračnú inteligenciu.

Vo výrobnom procese leteckého priemyslu existuje mnoho komponentov, ktoré vyžadujú rezanie a zváranie, vrátane spaľovacích komôr motorov, krytov motorov, rámov lietadiel, panelov chvostových krídel, voštinových štruktúr a hlavných rotorov vrtuľníkov. Tieto komponenty majú mimoriadne prísne požiadavky na rozhrania rezania a zvárania.

Spoločnosť Airbus už dlho používa laserovú technológiu s vysokým výkonom. Pri výrobe lietadla A340 sú všetky vnútorné priečky z hliníkových zliatin zvárané lasermi. Prelomový pokrok sa dosiahol v laserovom zváraní trupových poťahov a nosníkov, ktoré bolo implementované na lietadle Airbus A380. Čína úspešne otestovala domáce veľké lietadlo C919 a tento rok ho dodá. Existujú aj budúce projekty, ako napríklad vývoj C929. Dá sa predpokladať, že lasery budú mať v budúcnosti svoje miesto aj vo výrobe komerčných lietadiel.

Laserová technológia môže pomôcť pri bezpečnej výstavbe jadrových elektrární

Jadrová energia je nová forma čistej energie a Spojené štáty a Francúzsko majú najmodernejšie technológie na výstavbu jadrových elektrární. Jadrová energia predstavuje približne 70 % dodávok elektriny vo Francúzsku a Čína spolupracovala s Francúzskom v počiatočných fázach výstavby jadrových elektrární. Bezpečnosť je najdôležitejším aspektom jadrových elektrární a existuje veľa kovových komponentov s ochrannými funkciami, ktoré vyžadujú rezanie alebo zváranie.

Čínska nezávisle vyvinutá technológia laserového inteligentného sledovania MAG zvárania bola masovo aplikovaná v oceľovej obložkovej kupole a valci blokov 7 a 8 v jadrovej elektrárni Tianwan. V súčasnosti sa pripravuje prvý robot na zváranie penetračnými objímkami jadrovej triedy.

V súlade s trendom vývoja laserov spoločnosť Teyu uviedla na trh ultravysokovýkonný laserový chladič CWFL-60000.

Spoločnosť Teyu drží krok s trendom vývoja laserov a vyvinula a vyrobila ultravysokovýkonný chladič vláknového laseru CWFL-60000, ktorý zabezpečuje stabilné chladenie pre laserové zariadenia s výkonom 60 kW. Vďaka duálnemu nezávislému systému regulácie teploty je schopný chladiť vysokoteplotnú laserovú hlavu aj nízkoteplotný laserový zdroj, čím poskytuje stabilný výstup pre laserové zariadenie a účinne zaručuje rýchlu a efektívnu prevádzku vysokovýkonných laserových rezacích strojov.

Prielom v laserovej technológii viedol k vzniku širokého trhu so zariadeniami na laserové spracovanie. Len so správnymi nástrojmi si človek môže udržať náskok v tvrdej konkurencii na trhu. Vzhľadom na potrebu transformácie a modernizácie v špičkových aplikáciách, ako je letecký a kozmický priemysel, lodiarstvo a jadrová energetika, rastie dopyt po spracovaní hrubých oceľových plechov a vysokovýkonné lasery pomôžu zrýchlenému rozvoju tohto odvetvia. V budúcnosti sa ultravysokovýkonné lasery s výkonom viac ako 30 000 wattov budú používať najmä v oblastiach ťažkého priemyslu, ako je veterná energia, vodná energia, jadrová energia, lodiarstvo, banské stroje, letecký a kozmický priemysel a letectvo.