Uporaba visokozmogljivih laserjev v visokotehnološki in težki industriji

V zadnjih treh letih se je zaradi pandemije stopnja rasti povpraševanja po industrijskih laserjih upočasnila. Vendar se razvoj laserske tehnologije ni ustavil. Na področju vlakenskih laserjev so bili zaporedno predstavljeni ultra visokozmogljivi vlakenski laserji z močjo 60 kW in več, ki so moč industrijskih laserjev dvignili na višjo raven.

Koliko je povpraševanja po visokozmogljivih laserjih nad 30.000 vatov?

Za večmodne neprekinjene vlakenske laserje se zdi povečanje moči z dodajanjem modulov dogovorjena pot. V zadnjih nekaj letih se je moč povečala za 10.000 vatov vsako leto. Vendar pa je realizacija industrijskega rezanja in varjenja za laserje ultra visoke moči še težja in zahteva večjo stabilnost. Leta 2022 se bo moč 30.000 vatov uporabljala v velikem obsegu pri laserskem rezanju, oprema z močjo 40.000 vatov pa je trenutno v fazi raziskovanja za uporabo v manjšem obsegu.

V dobi kilovatnih vlakenskih laserjev se moči pod 6 kW lahko uporabljajo za rezanje in varjenje najpogostejših kovinskih izdelkov, kot so dvigala, avtomobili, kopalnice, kuhinjska posoda, pohištvo in šasije, z debelino, ki ne presega 10 mm za pločevino in cevi. Hitrost rezanja 10.000-vatnega laserja je dvakrat večja od hitrosti rezanja 6.000-vatnega laserja, hitrost rezanja 20.000-vatnega laserja pa je za več kot 60 % višja od hitrosti rezanja 10.000-vatnega laserja. Prav tako presega omejitev debeline in lahko reže ogljikovo jeklo debeline nad 50 mm, kar je redkost pri splošnih industrijskih izdelkih. Kaj pa laserji z visoko močjo nad 30.000 vati?

Uporaba visokozmogljivih laserjev za izboljšanje kakovosti ladjedelništva

Aprila letos je francoski predsednik Macron obiskal Kitajsko, spremljala pa so ga podjetja, kot so Airbus, DaFei Shipping in francoski dobavitelj električne energije Électricité de France.

Francoski proizvajalec letal Airbus je napovedal sklenitev sporazuma o nakupu 160 letal s Kitajsko v skupni vrednosti približno 20 milijard dolarjev. Prav tako bodo v Tianjinu zgradili drugo proizvodno linijo. Kitajska ladjedelniška skupina (China Shipbuilding Group Corporation) je podpisala sporazum o sodelovanju s francoskim podjetjem DaFei Shipping Group, ki vključuje gradnjo 16 super velikih kontejnerskih ladij tipa 2 v vrednosti več kot 21 milijard juanov. Skupina China General Nuclear Power Group in Électricité de France tesno sodelujeta, pri čemer je klasičen primer jedrske elektrarne Taishan.

Visokozmogljiva laserska oprema z močjo od 30.000 do 50.000 vatov ima zmogljivost rezanja jeklenih plošč debeline več kot 100 mm. Ladjedelništvo je panoga, ki v veliki meri uporablja debele kovinske plošče, pri čemer imajo tipične komercialne ladje jeklene plošče trupa debeline več kot 25 mm, velike tovorne ladje pa celo več kot 60 mm. Velike vojne ladje in super velike kontejnerske ladje lahko uporabljajo specialna jekla debeline 100 mm. Lasersko varjenje ima večje hitrosti, manj toplotnih deformacij in ponovne obdelave, višjo kakovost varjenja, manjšo porabo dodatnega materiala in znatno izboljšano kakovost izdelka. S pojavom laserjev z močjo več deset tisoč vatov ni več omejitev pri laserskem rezanju in varjenju za ladjedelništvo, kar odpira velik potencial za prihodnjo nadomestitev.

Luksuzne križarke veljajo za vrhunec ladjedelniške industrije, ki jo tradicionalno monopolizira nekaj ladjedelnic, kot sta italijanska Fincantieri in nemška Meyer Werft. Laserska tehnologija se je v zgodnjih fazah gradnje ladij pogosto uporabljala za obdelavo materialov. Prva kitajska križarka doma izdelana naj bi bila splavljena do konca leta 2023. Skupina China Merchants je prav tako napredovala pri gradnji centra za lasersko obdelavo v Nantong Haitongu za svoj projekt proizvodnje križark, ki vključuje proizvodno linijo tankih plošč z visokozmogljivim laserskim rezanjem in varjenjem. Pričakuje se, da bo ta trend uporabe postopoma prodrl tudi na civilne komercialne ladje. Kitajska ima največ naročil za ladjedelništvo na svetu, vloga laserjev pri rezanju in varjenju debelih kovinskih plošč pa bo še naprej naraščala.

Uporaba laserjev z močjo 10 kW+ v vesoljski industriji

Vesoljski transportni sistemi vključujejo predvsem rakete in komercialna letala, pri čemer je zmanjšanje teže ključni dejavnik. To nalaga nove zahteve za rezanje in varjenje aluminijevih in titanovih zlitin. Laserska tehnologija je bistvenega pomena za doseganje visoko natančnih procesov varjenja in rezanja. Pojav laserjev z visoko močjo 10 kW+ je prinesel celovite nadgradnje na področju vesoljske in letalske industrije v smislu kakovosti rezanja, učinkovitosti rezanja in visoke integracije inteligence. 

V proizvodnem procesu letalske in vesoljske industrije je veliko komponent, ki zahtevajo rezanje in varjenje, vključno z zgorevalnimi komorami motorjev, ohišji motorjev, okvirji letal, ploščami repnih kril, satastimi strukturami in glavnimi rotorji helikopterjev. Te komponente imajo izjemno stroge zahteve glede rezalnih in varilnih vmesnikov.

Airbus že dolgo uporablja visokozmogljivo lasersko tehnologijo. Pri izdelavi letala A340 so vse notranje pregrade iz aluminijeve zlitine varjene z laserji. Prebojni napredek je bil dosežen pri laserskem varjenju oblog in nosilnih elementov trupa, kar je bilo izvedeno na Airbusu A380. Kitajska je uspešno preizkusila doma izdelano veliko letalo C919 in ga bo dobavila letos. Obstajajo tudi prihodnji projekti, kot je razvoj C929. Predvideva se lahko, da bodo laserji v prihodnosti imeli mesto v proizvodnji komercialnih letal.

Laserska tehnologija lahko pomaga pri varni gradnji jedrskih elektrarn

Jedrska energija je nova oblika čiste energije, Združene države Amerike in Francija pa imata najnaprednejšo tehnologijo pri gradnji jedrskih elektrarn. Jedrska energija predstavlja približno 70 % francoske oskrbe z električno energijo, Kitajska pa je s Francijo sodelovala v zgodnjih fazah gradnje jedrskih elektrarn. Varnost je najpomembnejši vidik jedrskih elektrarn in veliko kovinskih komponent z zaščitnimi funkcijami zahteva rezanje ali varjenje.

Kitajska neodvisno razvita tehnologija laserskega inteligentnega sledenja MAG varjenja je bila množično uporabljena v jekleni oblogi kupole in cevi blokov 7 in 8 v jedrski elektrarni Tianwan. Trenutno je v pripravi prvi robot za varjenje prebojnih tulcev jedrske kakovosti.

Sledeč trendu razvoja laserjev je Teyu predstavil ultra visokozmogljiv laser CWFL-60000. hladilnik z vlaknenim laserjem

Teyu je sledil trendu razvoja laserjev in razvil ter izdelal hladilnik z vlakninskim laserjem ultra visoke moči CWFL-60000, ki zagotavlja stabilno hlajenje za lasersko opremo z močjo 60 kW. Z dvojnim neodvisnim sistemom za nadzor temperature lahko hladi tako visokotemperaturno lasersko glavo kot nizkotemperaturni laserski vir, kar zagotavlja stabilen izhod za lasersko opremo in učinkovito zagotavlja hitro in učinkovito delovanje visokozmogljivih laserskih rezalnih strojev. 

Preboj v laserski tehnologiji je povzročil širok trg za opremo za lasersko obdelavo. Le s pravimi orodji lahko ostanete korak pred konkurenco na trgu. Zaradi potrebe po preoblikovanju in nadgradnji v vrhunskih aplikacijah, kot so vesoljska industrija, ladjedelništvo in jedrska energija, se povpraševanje po obdelavi debelih jeklenih plošč povečuje, visokozmogljivi laserji pa bodo pripomogli k pospešenemu razvoju industrije. V prihodnosti se bodo ultrazmogljivi laserji z močjo nad 30.000 vatov uporabljali predvsem v težki industriji, kot so vetrna energija, hidroelektrarne, jedrska energija, ladjedelništvo, rudarski stroji, vesoljska in letalska industrija.