Tillämpning av högeffektslasrar inom högteknologisk och tung industri

Under de senaste tre åren har tillväxttakten för industriell laserefterfrågan avtagit på grund av pandemin. Utvecklingen av laserteknik har dock inte avstannat. Inom fiberlasrar har ultrahögeffektsfiberlasrar på 60 kW och uppåt successivt lanserats, vilket tar industriella lasrars kraft till en annan nivå.

Hur stor efterfrågan finns det på högeffektslasrar över 30 000 watt?

För kontinuerliga fiberlasrar med flera lägen verkar det vara den överenskomna vägen att öka effekten genom att lägga till moduler. Under de senaste åren har effekten ökat med 10 000 watt varje år. Emellertid är realiseringen av industriell skärning och svetsning för ultrahögeffektslarar ännu svårare och kräver högre stabilitet. År 2022 kommer en effekt på 30 000 watt att användas i stor skala inom laserskärning, och utrustning på 40 000 watt är för närvarande under utforskning för småskalig tillämpning.

I kilowattfiberlasrarnas era kan effekter under 6 kW användas för skärning och svetsning av de vanligaste metallprodukterna, såsom hissar, bilar, badrum, köksartiklar, möbler och chassin, med tjocklekar som inte överstiger 10 mm för både plåt- och rörmaterial. Skärhastigheten för en 10 000 watts laser är dubbelt så hög som för en 6 000 watts laser, och skärhastigheten för en 20 000 watts laser är mer än 60 % högre än för en 10 000 watts laser. Den bryter också tjockleksgränsen och kan skära kolstål över 50 mm, vilket är sällsynt i allmänna industriprodukter. Så hur är det med högeffektslasrar över 30 000 watt?

Användning av högeffektslasrar för att förbättra kvaliteten på skeppsbyggnad

I april i år besökte Frankrikes president Macron Kina, tillsammans med företag som Airbus, DaFei Shipping och den franska elleverantören Électricité de France.

Den franska flygplanstillverkaren Airbus tillkännagav ett bulkköpsavtal med Kina för 160 flygplan, till ett totalt värde av cirka 20 miljarder dollar. De kommer också att bygga en andra produktionslinje i Tianjin. China Shipbuilding Group Corporation tecknade ett samarbetsavtal med det franska företaget DaFei Shipping Group, inklusive byggandet av 16 superstora containerfartyg av typ 2, till ett värde av över 21 miljarder yuan. China General Nuclear Power Group och Électricité de France har ett nära samarbete, där kärnkraftverket i Taishan är ett klassiskt exempel.

Högeffektslaserutrustning från 30 000 till 50 000 watt har skärkapacitet för stålplåtar över 100 mm tjocka. Varvsindustrin är en industri som i stor utsträckning använder tjocka metallplåtar, där typiska kommersiella fartyg har stålplåtar i skrovet med en tjocklek på över 25 mm, och stora lastfartyg med en tjocklek på till och med över 60 mm. Stora krigsfartyg och superstora containerfartyg kan använda specialstål med en tjocklek på 100 mm. Lasersvetsning har högre hastigheter, mindre värmedeformation och omarbetning, högre svetskvalitet, minskad förbrukning av tillsatsmaterial och avsevärt förbättrad produktkvalitet. Med framväxten av lasrar med tiotusentals watt effekt finns det inte längre några begränsningar för laserskärning och svetsning för skeppsbyggnad, vilket öppnar upp för stor potential för framtida substitution.

Lyxkryssningsfartyg har ansetts vara toppen av varvsindustrin, traditionellt monopoliserade av ett fåtal varv som italienska Fincantieri och tyska Meyer Werft. Laserteknik har använts i stor utsträckning för materialbearbetning i de tidiga stadierna av fartygskonstruktion. Kinas första inhemskt producerade kryssningsfartyg planeras att sjösättas i slutet av 2023. China Merchants Group har också framskridit byggandet av ett laserbearbetningscenter i Nantong Haitong för deras tillverkningsprojekt för kryssningsfartyg, vilket inkluderar en högeffekts laserskärnings- och svetsproduktionslinje för tunnplåt. Denna tillämpningstrend förväntas gradvis penetrera civila kommersiella fartyg. Kina har flest varvsorder i världen, och lasrars roll vid skärning och svetsning av tjocka metallplåtar kommer att fortsätta att växa.

Tillämpning av 10 kW+ lasrar inom flyg- och rymdteknik

Flygtransportsystem omfattar främst raketer och kommersiella flygplan, där viktminskning är en viktig faktor. Detta ställer nya krav för skärning och svetsning av aluminium- och titanlegeringar. Laserteknik är avgörande för att uppnå högprecisionssvets- och skärmonteringsprocesser. Framväxten av högeffektslarar på 10 kW+ har medfört omfattande uppgraderingar inom flyg- och rymdteknik när det gäller skärkvalitet, skäreffektivitet och högintegrerad intelligens. 

I tillverkningsprocessen inom flygindustrin finns det många komponenter som kräver skärning och svetsning, inklusive motorers förbränningskammare, motorhöljen, flygplansramar, stjärtvingpaneler, bikakestrukturer och helikoptrars huvudrotorer. Dessa komponenter har extremt strikta krav för skärande och svetsande gränssnitt.

Airbus har använt högpresterande laserteknik under lång tid. Vid tillverkningen av A340-flygplanet svetsas alla inre skott i aluminiumlegering med hjälp av lasrar. Banbrytande framsteg har gjorts inom lasersvetsning av flygkroppsklädnader och stringers, vilket har implementerats på Airbus A380. Kina har framgångsrikt testflugit det inhemskt producerade stora flygplanet C919 och kommer att leverera det i år. Det finns också framtida projekt, såsom utvecklingen av C929. Det kan förutses att lasrar kommer att få en plats i tillverkningen av kommersiella flygplan i framtiden.

Laserteknik kan bidra till säker byggnation av kärnkraftsanläggningar

Kärnkraft är en ny form av ren energi, och USA och Frankrike har den mest avancerade tekniken inom byggandet av kärnkraftverk. Kärnkraft står för cirka 70 % av Frankrikes elförsörjning, och Kina samarbetade med Frankrike i de tidiga stadierna av dess kärnkraftsanläggningar. Säkerhet är den viktigaste aspekten av kärnkraftsanläggningar, och det finns många metallkomponenter med skyddande funktioner som kräver skärning eller svetsning.

Kinas oberoende utvecklade laserintelligenta spårnings-MAG-svetsteknik har massapplicerats i stålfoderkupolen och pipan i enheterna 7 och 8 vid Tianwan kärnkraftverk. Den första svetsroboten för penetrationshylsor av kärnkraftskvalitet förbereds för närvarande.

I linje med trenden inom laserutveckling lanserade Teyu CWFL-60000 ultrahögeffektslasern fiberlaserkylare

Teyu har hållit jämna steg med trenden inom laserutveckling och har utvecklat och producerat CWFL-60000 ultrahögeffektsfiberlaserkylare, som ger stabil kylning för 60 kW laserutrustning. Med ett dubbelt oberoende temperaturkontrollsystem kan den kyla både högtemperaturlaserhuvudet och en lågtemperaturlaserkälla, vilket ger en stabil uteffekt för laserutrustning och effektivt garanterar snabb och effektiv drift av högpresterande laserskärmaskiner. 

Genombrottet inom laserteknik har skapat en bred marknad för laserbearbetningsutrustning. Endast med rätt verktyg kan man ligga steget före i den hårda konkurrensen på marknaden. Med behovet av omvandling och uppgradering inom avancerade applikationer som flyg- och rymdindustrin, varvsindustrin och kärnkraft ökar efterfrågan på bearbetning av tjockplåtsstål, och högeffektslarar kommer att bidra till en accelererad utveckling av industrin. I framtiden kommer ultrahögeffektslarar med en effekt på över 30 000 watt huvudsakligen att användas inom tung industri som vindkraft, vattenkraft, kärnkraft, varvsindustri, gruvmaskiner, flyg- och rymdindustrin.