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 ultrazmogljivi 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?

Pri večmodnih neprekinjenih vlakenskih laserjih 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 z ultra močnimi laserji 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 majhnem 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, tako za pločevino kot za 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. V Tianjinu bodo zgradili tudi drugo proizvodno linijo. 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. 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, debelih 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 hitrejše hitrosti, manj toplotnih deformacij in predelav, višjo kakovost varjenja, manjšo porabo dodatnega materiala in znatno izboljšano kakovost izdelkov. 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 le 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 doma proizvedena križarka naj bi bila splavljena do konca leta 2023. Skupina China Merchants Group je prav tako napredovala pri gradnji laserskega obdelovalnega centra v Nantong Haitongu za svoj projekt proizvodnje križark, ki vključuje proizvodno linijo tankih plošč z visoko zmogljivostjo laserskega rezanja in varjenja. Pričakuje se, da bo ta trend uporabe postopoma prodrl tudi v civilne komercialne ladje. Kitajska ima največ naročil za ladjedelništvo na svetu, vloga laserjev pri rezanju in varjenju debelih kovinskih plošč pa se bo še naprej povečevala.

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 bistvena za doseganje visoko natančnih procesov varjenja in rezanja, sestavljanja in montaže. Pojav visokozmogljivih laserjev z močjo 10 kW in več je prinesel celovite izboljšave na področju vesoljske in vesoljske 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, ogrodji letal, ploščami repnih kril, satastimi strukturami in glavnimi rotorji helikopterjev. Te komponente imajo izjemno stroge zahteve glede rezalnih in varilnih stikov.

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 svoje 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 hladilnik z vlakni CWFL-60000 z ultra visoko močjo.

Teyu je sledil trendom razvoja laserjev in razvil ter izdelal hladilnik vlaken CWFL-60000 z ultra visoko močjo, ki zagotavlja stabilno hlajenje laserske opreme 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 privedel do širokega trga opreme za lasersko obdelavo. Le s pravim orodjem je mogoče ostati v osrčju konkurence na trgu. Zaradi potrebe po preoblikovanju in nadgradnji v vrhunskih aplikacijah, kot so vesoljska in 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 ultra visokozmogljivi laserji z močjo nad 30.000 vatov uporabljali predvsem na področjih težke industrije, kot so vetrna energija, hidroelektrarne, jedrska energija, ladjedelništvo, rudarski stroji, vesoljska in vesoljska industrija ter letalstvo.