การประยุกต์ใช้เลเซอร์กำลังสูงในอุตสาหกรรมไฮเทคและอุตสาหกรรมหนัก

ในช่วงสามปีที่ผ่านมา เนื่องจากการระบาดใหญ่ อัตราการเติบโตของความต้องการเลเซอร์อุตสาหกรรมจึงชะลอตัวลง อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ยังคงดำเนินต่อไป ในด้านเลเซอร์ไฟเบอร์นั้น มีการเปิดตัวเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงพิเศษ 60 กิโลวัตต์ขึ้นไปอย่างต่อเนื่อง ซึ่งผลักดันศักยภาพของเลเซอร์อุตสาหกรรมไปอีกระดับ

ความต้องการเลเซอร์กำลังสูงที่เกิน 30,000 วัตต์มีมากน้อยแค่ไหน?

สำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์แบบต่อเนื่องหลายโหมด การเพิ่มกำลังโดยการเพิ่มโมดูลดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ได้รับการยอมรับ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กำลังของเลเซอร์เพิ่มขึ้นปีละ 10,000 วัตต์ อย่างไรก็ตาม การนำเลเซอร์กำลังสูงพิเศษไปใช้ในงานตัดและเชื่อมในระดับอุตสาหกรรมนั้นยากยิ่งกว่าและต้องการความเสถียรที่สูงกว่า ในปี 2022 กำลังของเลเซอร์ 30,000 วัตต์จะถูกนำมาใช้ในงานตัดด้วยเลเซอร์ในวงกว้าง และอุปกรณ์กำลัง 40,000 วัตต์กำลังอยู่ในขั้นตอนการสำรวจเพื่อนำไปใช้งานในขนาดเล็ก

ในยุคของเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังกิโลวัตต์ กำลังไฟต่ำกว่า 6 กิโลวัตต์สามารถใช้สำหรับการตัดและเชื่อมผลิตภัณฑ์โลหะทั่วไปส่วนใหญ่ เช่น ลิฟต์ รถยนต์ ห้องน้ำ เครื่องครัว เฟอร์นิเจอร์ และตัวถังรถยนต์ โดยมีความหนาไม่เกิน 10 มิลลิเมตร ทั้งสำหรับวัสดุแผ่นและท่อ ความเร็วในการตัดของเลเซอร์ 10,000 วัตต์นั้นเร็วกว่าเลเซอร์ 6,000 วัตต์ถึงสองเท่า และความเร็วในการตัดของเลเซอร์ 20,000 วัตต์นั้นสูงกว่าเลเซอร์ 10,000 วัตต์มากกว่า 60% นอกจากนี้ยังทำลายข้อจำกัดด้านความหนาและสามารถตัดเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความหนามากกว่า 50 มิลลิเมตรได้ ซึ่งหาได้ยากในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมทั่วไป แล้วเลเซอร์กำลังสูงกว่า 30,000 วัตต์ล่ะ?

การประยุกต์ใช้เลเซอร์กำลังสูงเพื่อปรับปรุงคุณภาพการต่อเรือ

เมื่อเดือนเมษายนปีนี้ ประธานาธิบดีมาครงของฝรั่งเศสได้เยือนจีน โดยมีบริษัทต่างๆ เช่น แอร์บัส, ดาเฟย ชิปปิ้ง และบริษัทผู้ผลิตไฟฟ้าของฝรั่งเศสอย่าง เอเลคทริซิเต เดอ ฟรองซ์ ร่วมคณะด้วย

บริษัทแอร์บัส ผู้ผลิตเครื่องบินสัญชาติฝรั่งเศส ประกาศข้อตกลงซื้อเครื่องบินจำนวนมากจากจีน จำนวน 160 ลำ มูลค่ารวมประมาณ 20 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ นอกจากนี้ยังจะสร้างสายการผลิตที่สองในเมืองเทียนจินด้วย บริษัทไชน่าชิปบิลดิ้งกรุ๊ปคอร์ปอเรชั่นได้ลงนามในข้อตกลงความร่วมมือกับบริษัทต้าเฟยชิปปิ้งกรุ๊ปของฝรั่งเศส ซึ่งรวมถึงการสร้างเรือบรรทุกคอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่พิเศษแบบที่ 2 จำนวน 16 ลำ มูลค่ากว่า 21 พันล้านหยวน กลุ่มบริษัทพลังงานนิวเคลียร์จีนเจเนอรัลและบริษัทไฟฟ้าฝรั่งเศสมีความร่วมมือกันอย่างใกล้ชิด โดยโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไท่ซานเป็นตัวอย่างที่สำคัญ

อุปกรณ์เลเซอร์กำลังสูงตั้งแต่ 30,000 ถึง 50,000 วัตต์ มีความสามารถในการตัดแผ่นเหล็กที่มีความหนามากกว่า 100 มิลลิเมตร อุตสาหกรรมการต่อเรือเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้แผ่นโลหะหนาอย่างกว้างขวาง โดยเรือพาณิชย์ทั่วไปจะมีแผ่นเหล็กตัวเรือที่มีความหนามากกว่า 25 มิลลิเมตร และเรือบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่อาจมีความหนาเกิน 60 มิลลิเมตร เรือรบขนาดใหญ่และเรือคอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่พิเศษอาจใช้เหล็กชนิดพิเศษที่มีความหนา 100 มิลลิเมตร การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีคือ ความเร็วสูงกว่า การเสียรูปจากความร้อนและการแก้ไขงานน้อยกว่า คุณภาพการเชื่อมสูงกว่า ลดการใช้ลวดเชื่อม และคุณภาพผลิตภัณฑ์ดีขึ้นอย่างมาก ด้วยการเกิดขึ้นของเลเซอร์ที่มีกำลังหลายหมื่นวัตต์ ทำให้ไม่มีข้อจำกัดในการตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับการต่อเรืออีกต่อไป ซึ่งเปิดโอกาสอย่างมากสำหรับการทดแทนในอนาคต

เรือสำราญหรูหราถือเป็นจุดสูงสุดของอุตสาหกรรมการต่อเรือ ซึ่งโดยปกติแล้วถูกผูกขาดโดยอู่ต่อเรือเพียงไม่กี่แห่ง เช่น Fincantieri ของอิตาลี และ Meyer Werft ของเยอรมนี เทคโนโลยีเลเซอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปวัสดุในขั้นตอนแรกของการสร้างเรือ เรือสำราญที่ผลิตในประเทศจีนลำแรกมีกำหนดจะเปิดตัวภายในสิ้นปี 2023 กลุ่มบริษัท China Merchants Group ยังได้เร่งการก่อสร้างศูนย์แปรรูปด้วยเลเซอร์ในหนานตงไห่ตงสำหรับโครงการผลิตเรือสำราญ ซึ่งรวมถึงสายการผลิตแผ่นโลหะบางตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง แนวโน้มการใช้งานนี้คาดว่าจะค่อยๆ แทรกซึมเข้าสู่เรือพาณิชย์พลเรือน จีนมีคำสั่งซื้อต่อเรือมากที่สุดในโลก และบทบาทของเลเซอร์ในการตัดและเชื่อมแผ่นโลหะหนาจะยังคงเติบโตต่อไป

การประยุกต์ใช้เลเซอร์กำลัง 10 กิโลวัตต์ขึ้นไปในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ

ระบบขนส่งทางอวกาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยจรวดและเครื่องบินพาณิชย์ โดยการลดน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ ซึ่งส่งผลให้เกิดข้อกำหนดใหม่สำหรับการตัดและเชื่อมโลหะผสมอะลูมิเนียมและไทเทเนียม เทคโนโลยีเลเซอร์มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเชื่อมและการตัดประกอบที่มีความแม่นยำสูง การเกิดขึ้นของเลเซอร์กำลังสูง 10 กิโลวัตต์ขึ้นไปได้นำมาซึ่งการยกระดับอย่างครอบคลุมในด้านคุณภาพการตัด ประสิทธิภาพการตัด และความอัจฉริยะในการบูรณาการระดับสูงในวงการอวกาศ

ในกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ มีชิ้นส่วนจำนวนมากที่ต้องใช้การตัดและการเชื่อม รวมถึงห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์ ตัวเรือนเครื่องยนต์ โครงเครื่องบิน แผงปีกหาง โครงสร้างรังผึ้ง และใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์ ชิ้นส่วนเหล่านี้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับรอยต่อการตัดและการเชื่อม

แอร์บัสใช้เทคโนโลยีเลเซอร์กำลังสูงมาเป็นเวลานานแล้ว ในการผลิตเครื่องบิน A340 แผ่นกั้นภายในที่ทำจากโลหะผสมอะลูมิเนียมทั้งหมดถูกเชื่อมด้วยเลเซอร์ ความก้าวหน้าครั้งสำคัญเกิดขึ้นในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ของแผ่นผิวลำตัวและโครงสร้างภายใน ซึ่งได้นำไปใช้กับเครื่องบินแอร์บัส A380 แล้ว จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบบินเครื่องบินขนาดใหญ่ C919 ที่ผลิตในประเทศ และจะส่งมอบในปีนี้ นอกจากนี้ยังมีโครงการในอนาคต เช่น การพัฒนาเครื่องบิน C929 จึงคาดการณ์ได้ว่าเลเซอร์จะมีบทบาทในการผลิตเครื่องบินพาณิชย์ในอนาคต

เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถช่วยในการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ได้อย่างปลอดภัย

พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานสะอาดรูปแบบใหม่ และสหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศสมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุดในการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์คิดเป็นประมาณ 70% ของปริมาณไฟฟ้าทั้งหมดของฝรั่งเศส และจีนได้ร่วมมือกับฝรั่งเศสในระยะเริ่มต้นของการสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และมีชิ้นส่วนโลหะจำนวนมากที่มีหน้าที่ป้องกันซึ่งต้องใช้การตัดหรือการเชื่อม

เทคโนโลยีการเชื่อม MAG แบบติดตามด้วยเลเซอร์อัจฉริยะที่จีนพัฒนาขึ้นเอง ได้ถูกนำไปใช้งานอย่างแพร่หลายในโครงสร้างเหล็กโดมและลำตัวของหน่วยที่ 7 และ 8 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เทียนหวัน ขณะนี้กำลังเตรียมการสร้างหุ่นยนต์เชื่อมปลอกแบบทะลุทะลวงระดับนิวเคลียร์ตัวแรกอยู่

ตามกระแสการพัฒนาเลเซอร์ เทหยูได้เปิดตัวเลเซอร์กำลังสูงพิเศษรุ่น CWFL-60000 เครื่องทำความเย็นเลเซอร์ไฟเบอร์ .

Teyu ได้ติดตามความก้าวหน้าของการพัฒนาเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง และได้พัฒนาและผลิตเครื่องทำความเย็นเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงพิเศษ CWFL-60000 ซึ่งให้ประสิทธิภาพที่เหนือกว่า ระบบระบายความร้อนที่เสถียรสำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ 60 กิโลวัตต์ ด้วยระบบควบคุมอุณหภูมิแบบอิสระคู่ ทำให้สามารถระบายความร้อนได้ทั้งหัวเลเซอร์ที่มีอุณหภูมิสูงและแหล่งกำเนิดเลเซอร์ที่มีอุณหภูมิต่ำ ส่งผลให้ได้เอาต์พุตที่เสถียรสำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ และรับประกันการทำงานที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพของเครื่องตัดเลเซอร์กำลังสูงได้อย่างมีประสิทธิผล

ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเลเซอร์ได้ก่อให้เกิดตลาดขนาดใหญ่สำหรับอุปกรณ์แปรรูปด้วยเลเซอร์ การมีเครื่องมือที่เหมาะสมเท่านั้นที่จะทำให้สามารถรักษาความได้เปรียบในการแข่งขันในตลาดที่ดุเดือดได้ ด้วยความต้องการในการเปลี่ยนแปลงและยกระดับในแอปพลิเคชันระดับสูง เช่น อวกาศ การต่อเรือ และพลังงานนิวเคลียร์ ความต้องการในการแปรรูปเหล็กแผ่นหนาจึงเพิ่มขึ้น และเลเซอร์กำลังสูงจะช่วยเร่งการพัฒนาของอุตสาหกรรมนี้ ในอนาคต เลเซอร์กำลังสูงพิเศษที่มีกำลังมากกว่า 30,000 วัตต์จะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหนักเป็นหลัก เช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานนิวเคลียร์ การต่อเรือ เครื่องจักรเหมืองแร่ อวกาศ และการบิน