Примена високоенергетских ласера у високотехнолошкој и тешкој индустрији

У протекле три године, због пандемије, стопа раста потражње за индустријским ласерима се успорила. Међутим, развој ласерске технологије није стао. У области влакнастих ласера, ултра-снажни влакнасти ласери од 60 kW и више су сукцесивно лансирани, подижући снагу индустријских ласера на виши ниво.

Колика је потражња за ласерима велике снаге изнад 30.000 вати?

За вишемодне континуиране влакнасте ласере, повећање снаге додавањем модула изгледа као договорени начин. У последњих неколико година, снага се повећавала за 10.000 вати сваке године. Међутим, реализација индустријског сечења и заваривања за ласере ултра велике снаге је још тежа и захтева већу стабилност. У 2022. години, снага од 30.000 вати ће се користити у великим размерама у ласерском сечењу, а опрема од 40.000 вати је тренутно у фази истраживања за примену у малим размерама.

У ери киловатних влакнастих ласера, снаге испод 6 kW могу се користити за сечење и заваривање најчешћих металних производа, као што су лифтови, аутомобили, купатила, кухињски прибор, намештај и шасије, са дебљинама које не прелазе 10 mm за лимове и цеви. Брзина сечења ласера од 10.000 вати је двоструко већа од брзине сечења ласера од 6.000 вати, а брзина сечења ласера од 20.000 вати је више од 60% већа од брзине сечења ласера од 10.000 вати. Такође превазилази ограничење дебљине и може да сече угљенични челик преко 50 мм, што је реткост код општих индустријских производа. Па шта је са ласерима велике снаге изнад 30.000 вати?

Примена ласера велике снаге за побољшање квалитета бродоградње

У априлу ове године, француски председник Макрон посетио је Кину, у пратњи компанија као што су Ербас, ДаФеи Шипинг и француски добављач електричне енергије Électricité de France.

Француски произвођач авиона Ербас објавио је уговор о куповини 160 авиона са Кином, укупне вредности око 20 милијарди долара. Такође ће градити другу производну линију у Тјенђину. Кинеска бродоградилишна група (China Shipbuilding Group Corporation) потписала је споразум о сарадњи са француском компанијом DaFei Shipping Group, који укључује изградњу 16 супер великих контејнерских бродова типа 2, вредних преко 21 милијарде јуана. Кинеска генерална група за нуклеарну енергију и Électricité de France имају блиску сарадњу, а нуклеарна електрана Тајшан је класичан пример.

Ласерска опрема велике снаге, од 30.000 до 50.000 вати, има могућност сечења челичних плоча дебљине преко 100 мм. Бродоградња је индустрија која интензивно користи дебеле металне плоче, при чему типични комерцијални бродови имају челичне плоче трупа дебљине преко 25 мм, а велики теретни бродови чак и преко 60 мм. Велики ратни бродови и супер велики контејнерски бродови могу користити специјалне челике дебљине 100 мм. Ласерско заваривање има веће брзине, мање топлотних деформација и поновне обраде, већи квалитет завара, смањену потрошњу додатног материјала и значајно побољшан квалитет производа. Појавом ласера са десетинама хиљада вати снаге, више не постоје ограничења у ласерском сечењу и заваривању за бродоградњу, што отвара велики потенцијал за будућу замену.

Луксузни крузери сматрају се врхунцем бродоградњичке индустрије, традиционално монополизоване од стране неколико бродоградилишта попут италијанског Финкантијерија и немачког Мајер Верфта. Ласерска технологија се широко користи за обраду материјала у раним фазама изградње бродова. Планирано је да први кинески крузер домаће производње буде покренут до краја 2023. године. Кинеска компанија China Merchants Group је такође унапредила изградњу центра за ласерску обраду у Нантонг Хаитонгу за свој пројекат производње крузера, који укључује производну линију танких плоча ласерским сечењем и заваривањем велике снаге. Очекује се да ће овај тренд примене постепено продрети и у цивилне комерцијалне бродове. Кина има највише поруџбина за бродоградњу на свету, а улога ласера у сечењу и заваривању дебелих металних плоча ће наставити да расте.

Примена ласера од 10 kW+ у ваздухопловству

Системи за ваздухопловни транспорт првенствено укључују ракете и комерцијалне авионе, при чему је смањење тежине кључно разматрање. Ово намеће нове захтеве за сечење и заваривање легура алуминијума и титанијума. Ласерска технологија је неопходна за постизање високопрецизних процеса заваривања и сечења. Појава ласера велике снаге од 10 kW+ донела је свеобухватна побољшања у ваздухопловној области у погледу квалитета сечења, ефикасности сечења и интелигенције високе интеграције. 

У производном процесу ваздухопловне индустрије, постоје многе компоненте које захтевају сечење и заваривање, укључујући коморе за сагоревање мотора, кућишта мотора, оквире авиона, панеле репних крила, саћасте структуре и главне роторе хеликоптера. Ове компоненте имају изузетно строге захтеве за спојеве сечења и заваривања.

Ербас већ дуго користи технологију ласера велике снаге. У производњи авиона А340, све унутрашње преграде од алуминијумских легура заварују се помоћу ласера. Револуционаран напредак је постигнут у ласерском заваривању облога и греда трупа, што је имплементирано на Ербасу А380. Кина је успешно тестирала велики авион C919 домаће производње и испоручиће га ове године. Постоје и будући пројекти као што је развој C929. Може се предвидети да ће ласери у будућности имати место у производњи комерцијалних авиона.

Ласерска технологија може помоћи у безбедној изградњи нуклеарних електрана

Нуклеарна енергија је нови облик чисте енергије, а Сједињене Државе и Француска имају најнапреднију технологију у изградњи нуклеарних електрана. Нуклеарна енергија чини приближно 70% снабдевања електричном енергијом Француске, а Кина је сарађивала са Француском у раним фазама изградње својих нуклеарних постројења. Безбедност је најважнији аспект нуклеарних енергетских постројења, а постоје многе металне компоненте са заштитним функцијама које захтевају сечење или заваривање.

Кинеска независно развијена ласерска интелигентна MAG технологија заваривања са праћењем масовно је примењена у челичној облоги куполе и цеви блокова 7 и 8 у нуклеарној електрани Тјанван. Први робот за заваривање пенетрационих рукава нуклеарног квалитета је тренутно у припреми.

Пратећи тренд развоја ласера, Теју је лансирао CWFL-60000 ултрависоке снаге чилер са влакнастим ласером

Теју је пратио тренд развоја ласера и развио је и произвео CWFL-60000 ултра-снажни чилер за влакнасте ласере, који обезбеђује стабилно хлађење за ласерску опрему од 60 kW. Са двоструким независним системом за контролу температуре, способан је да хлади и ласерску главу високе температуре и ласерски извор ниске температуре, обезбеђујући стабилан излаз за ласерску опрему и ефикасно гарантујући брз и ефикасан рад машина за ласерско сечење велике снаге. 

Пробој у ласерској технологији довео је до широког тржишта опреме за ласерску обраду. Само са правим алатима може се остати испред у жестокој тржишној конкуренцији. Са потребом за трансформацијом и надоградњом у врхунским применама као што су ваздухопловство, бродоградња и нуклеарна енергија, потражња за обрадом дебелих челичних плоча расте, а ласери велике снаге ће помоћи у убрзаном развоју индустрије. У будућности, ултра-снажни ласери снаге преко 30.000 вати ће се углавном користити у областима тешке индустрије као што су енергија ветра, хидроенергија, нуклеарна енергија, бродоградња, рударске машине, ваздухопловство и авијација.