การประยุกต์ใช้เลเซอร์กำลังสูงในอุตสาหกรรมเทคโนโลยีขั้นสูงและอุตสาหกรรมหนัก

ในช่วงสามปีที่ผ่านมา อัตราการเติบโตของความต้องการเลเซอร์ในภาคอุตสาหกรรมได้ชะลอตัวลงอันเนื่องมาจากสถานการณ์การระบาดใหญ่ อย่างไรก็ตาม การพัฒนาเทคโนโลยีเลเซอร์ยังคงไม่หยุดยั้ง ในด้านเลเซอร์ไฟเบอร์ เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงพิเศษขนาด 60 กิโลวัตต์ขึ้นไปได้ถูกเปิดตัวอย่างต่อเนื่อง ซึ่งยกระดับพลังของเลเซอร์ภาคอุตสาหกรรมไปอีกขั้น

ความต้องการเลเซอร์กำลังสูงเกิน 30,000 วัตต์ มีมากเพียงใด?

สำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ต่อเนื่องแบบหลายโหมด การเพิ่มกำลังด้วยการเพิ่มโมดูลดูเหมือนจะเป็นวิธีที่ได้รับการยอมรับ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กำลังไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 10,000 วัตต์ต่อปี อย่างไรก็ตาม การตัดและเชื่อมในอุตสาหกรรมสำหรับเลเซอร์กำลังสูงพิเศษนั้นยากยิ่งกว่าและต้องการความเสถียรที่สูงขึ้น ในปี พ.ศ. 2565 การตัดด้วยเลเซอร์จะใช้กำลังไฟฟ้า 30,000 วัตต์ในปริมาณมาก และปัจจุบันกำลังไฟฟ้า 40,000 วัตต์กำลังอยู่ในขั้นตอนการสำรวจเพื่อนำไปใช้งานขนาดเล็ก

ในยุคของเลเซอร์ไฟเบอร์กิโลวัตต์ กำลังไฟฟ้าต่ำกว่า 6 กิโลวัตต์สามารถใช้ตัดและเชื่อมโลหะทั่วไปได้ เช่น ลิฟต์ รถยนต์ ห้องน้ำ เครื่องครัว เฟอร์นิเจอร์ และโครงรถ ที่มีความหนาไม่เกิน 10 มิลลิเมตร ทั้งวัสดุแผ่นและท่อ ความเร็วในการตัดของเลเซอร์ 10,000 วัตต์ สูงกว่าเลเซอร์ 6,000 วัตต์ถึงสองเท่า และความเร็วในการตัดของเลเซอร์ 20,000 วัตต์ สูงกว่าเลเซอร์ 10,000 วัตต์ถึง 60% นอกจากนี้ยังสามารถตัดเหล็กคาร์บอนที่มีความหนาเกิน 50 มิลลิเมตร ซึ่งหาได้ยากในผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรมทั่วไป แล้วเลเซอร์กำลังไฟฟ้าสูงกว่า 30,000 วัตต์ล่ะ?

การประยุกต์ใช้เลเซอร์กำลังสูงเพื่อปรับปรุงคุณภาพการต่อเรือ

ในเดือนเมษายนของปีนี้ ประธานาธิบดีฝรั่งเศส มาครง เดินทางเยือนประเทศจีน พร้อมด้วยบริษัทต่างๆ เช่น แอร์บัส ต้าเฟย ชิปปิ้ง และบริษัทจัดหาพลังงานของฝรั่งเศส Électricité de France

แอร์บัส ผู้ผลิตเครื่องบินสัญชาติฝรั่งเศส ประกาศข้อตกลงซื้อเครื่องบินจำนวนมากกับจีนจำนวน 160 ลำ มูลค่ารวมประมาณ 2 หมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐ นอกจากนี้ บริษัทยังจะก่อสร้างสายการผลิตแห่งที่สองในเทียนจินอีกด้วย ไชน่า ชิปบิลดิง กรุ๊ป คอร์ปอเรชั่น ได้ลงนามข้อตกลงความร่วมมือกับบริษัทต้าเฟย ชิปปิ้ง กรุ๊ป ของฝรั่งเศส ซึ่งรวมถึงการสร้างเรือขนส่งตู้คอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่พิเศษแบบที่ 2 จำนวน 16 ลำ มูลค่ากว่า 2.1 หมื่นล้านหยวน ไชน่า เจเนอรัล นิวเคลียร์ เพาเวอร์ กรุ๊ป และเอเล็กทริซิเต เดอ ฟรองซ์ มีความร่วมมืออย่างใกล้ชิด โดยมีโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ไท่ซานเป็นตัวอย่างที่โดดเด่น

อุปกรณ์เลเซอร์กำลังสูงตั้งแต่ 30,000 ถึง 50,000 วัตต์ มีความสามารถในการตัดแผ่นเหล็กที่มีความหนามากกว่า 100 มิลลิเมตร อุตสาหกรรมการต่อเรือเป็นอุตสาหกรรมที่ใช้แผ่นโลหะหนาอย่างกว้างขวาง โดยเรือพาณิชย์ทั่วไปจะมีแผ่นเหล็กตัวเรือที่มีความหนามากกว่า 25 มิลลิเมตร และเรือบรรทุกสินค้าขนาดใหญ่ที่มีความหนามากกว่า 60 มิลลิเมตร เรือรบขนาดใหญ่และเรือคอนเทนเนอร์ขนาดใหญ่พิเศษอาจใช้เหล็กชนิดพิเศษที่มีความหนา 100 มิลลิเมตร การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีความเร็วที่สูงกว่า ลดการเสียรูปจากความร้อนและการแก้ไขชิ้นงาน คุณภาพการเชื่อมที่สูงขึ้น ลดการใช้วัสดุอุดรูรั่ว และคุณภาพผลิตภัณฑ์ที่ดีขึ้นอย่างมาก การเกิดขึ้นของเลเซอร์ที่มีกำลังหลายหมื่นวัตต์ ทำให้การตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์สำหรับอุตสาหกรรมการต่อเรือไม่มีข้อจำกัดอีกต่อไป เปิดโอกาสให้มีศักยภาพในการทดแทนในอนาคต

เรือสำราญสุดหรูถือเป็นจุดสูงสุดของอุตสาหกรรมการต่อเรือ ซึ่งโดยปกติแล้วจะถูกผูกขาดโดยอู่ต่อเรือเพียงไม่กี่แห่ง เช่น Fincantieri ของอิตาลี และ Meyer Werft ของเยอรมนี เทคโนโลยีเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในการแปรรูปวัสดุในช่วงเริ่มต้นของการสร้างเรือ เรือสำราญลำแรกที่ผลิตภายในประเทศของจีนมีกำหนดเปิดตัวภายในสิ้นปี พ.ศ. 2566 China Merchants Group ยังได้ดำเนินการก่อสร้างศูนย์แปรรูปเลเซอร์ที่เมืองหนานทง ไห่ทง สำหรับโครงการผลิตเรือสำราญ ซึ่งรวมถึงสายการผลิตแผ่นบางตัดและเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังสูง คาดว่าแนวโน้มการใช้งานนี้จะค่อยๆ แพร่หลายไปยังเรือพาณิชย์พลเรือน จีนมีคำสั่งซื้อต่อเรือมากที่สุดในโลก และบทบาทของเลเซอร์ในการตัดและเชื่อมแผ่นโลหะหนาจะยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง

การประยุกต์ใช้เลเซอร์ 10 กิโลวัตต์ขึ้นไปในอวกาศ

ระบบขนส่งทางอากาศและอวกาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยจรวดและเครื่องบินพาณิชย์ โดยมีประเด็นสำคัญที่ต้องพิจารณาคือการลดน้ำหนัก ประเด็นนี้กำหนดข้อกำหนดใหม่สำหรับการตัดและเชื่อมโลหะผสมอะลูมิเนียมและไทเทเนียม เทคโนโลยีเลเซอร์เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับกระบวนการเชื่อมและตัดประกอบที่มีความแม่นยำสูง การเกิดขึ้นของเลเซอร์กำลังสูง 10 กิโลวัตต์ขึ้นไปได้นำมาซึ่งการพัฒนาอย่างครอบคลุมในวงการการบินและอวกาศ ทั้งในด้านคุณภาพการตัด ประสิทธิภาพการตัด และความชาญฉลาดในการผสานรวมขั้นสูง

ในกระบวนการผลิตของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ มีส่วนประกอบจำนวนมากที่ต้องผ่านการตัดและเชื่อม ได้แก่ ห้องเผาไหม้เครื่องยนต์ ตัวเรือนเครื่องยนต์ โครงเครื่องบิน แผงปีกท้าย โครงสร้างรังผึ้ง และใบพัดหลักของเฮลิคอปเตอร์ ส่วนประกอบเหล่านี้มีข้อกำหนดที่เข้มงวดมากสำหรับส่วนต่อประสานการตัดและเชื่อม

แอร์บัสได้ใช้เทคโนโลยีเลเซอร์กำลังสูงมาเป็นเวลานาน ในการผลิตเครื่องบิน A340 ผนังกั้นภายในที่ทำจากอะลูมิเนียมอัลลอยด์ทั้งหมดจะถูกเชื่อมด้วยเลเซอร์ ความก้าวหน้าครั้งสำคัญได้เกิดขึ้นกับการเชื่อมเลเซอร์บนผิวลำตัวเครื่องบินและโครงยึด ซึ่งได้นำมาใช้กับแอร์บัส A380 จีนประสบความสำเร็จในการทดสอบบินเครื่องบินขนาดใหญ่ C919 ที่ผลิตภายในประเทศ และจะส่งมอบภายในปีนี้ นอกจากนี้ยังมีโครงการในอนาคต เช่น การพัฒนา C929 คาดการณ์ว่าเลเซอร์จะมีบทบาทสำคัญต่อการผลิตเครื่องบินพาณิชย์ในอนาคต

เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถช่วยในการก่อสร้างโรงงานพลังงานนิวเคลียร์อย่างปลอดภัย

พลังงานนิวเคลียร์เป็นพลังงานสะอาดรูปแบบใหม่ สหรัฐอเมริกาและฝรั่งเศสมีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าที่สุดในการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ พลังงานนิวเคลียร์คิดเป็นประมาณ 70% ของปริมาณไฟฟ้าทั้งหมดของฝรั่งเศส และจีนได้ร่วมมือกับฝรั่งเศสในช่วงแรกของการก่อสร้างโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญที่สุดของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ และมีส่วนประกอบโลหะจำนวนมากที่มีหน้าที่ป้องกันซึ่งจำเป็นต้องได้รับการตัดหรือเชื่อม

เทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบติดตามอัจฉริยะ (MAG) ที่พัฒนาขึ้นโดยจีน ได้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในโดมและถังเหล็กซับในของหน่วยที่ 7 และ 8 ที่โรงไฟฟ้านิวเคลียร์เทียนวาน ขณะนี้กำลังอยู่ในระหว่างการเตรียมหุ่นยนต์เชื่อมแบบปลอกเจาะระดับนิวเคลียร์ตัวแรก

เพื่อติดตามแนวโน้มการพัฒนาเลเซอร์ Teyu จึงได้เปิด ตัวเครื่องทำความเย็นเลเซอร์ไฟเบอร์ กำลังสูงพิเศษ CWFL-60000

Teyu ได้พัฒนาและผลิตเครื่องทำความเย็นเลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงพิเศษ CWFL-60000 ซึ่งให้ความเย็นที่เสถียรสำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ขนาด 60 กิโลวัตต์ ด้วยระบบควบคุมอุณหภูมิอิสระแบบคู่ จึงสามารถทำความเย็นได้ทั้งหัวเลเซอร์อุณหภูมิสูงและแหล่งกำเนิดเลเซอร์อุณหภูมิต่ำ ให้กำลังส่งที่เสถียรสำหรับอุปกรณ์เลเซอร์ และรับประกันการทำงานที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพของเครื่องตัดเลเซอร์กำลังสูงได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเลเซอร์ได้ก่อให้เกิดตลาดอุปกรณ์แปรรูปด้วยเลเซอร์ที่กว้างขวาง มีเพียงเครื่องมือที่เหมาะสมเท่านั้นที่จะสามารถรักษาความเป็นผู้นำในตลาดที่มีการแข่งขันสูงได้ ด้วยความจำเป็นในการปรับเปลี่ยนและพัฒนาแอปพลิเคชันระดับไฮเอนด์ เช่น การบินและอวกาศ การต่อเรือ และพลังงานนิวเคลียร์ ความต้องการในการแปรรูปเหล็กแผ่นหนาจึงเพิ่มสูงขึ้น และเลเซอร์กำลังสูงจะช่วยเร่งการพัฒนาอุตสาหกรรมนี้ให้เร็วขึ้น ในอนาคต เลเซอร์กำลังสูงพิเศษที่มีกำลังมากกว่า 30,000 วัตต์ จะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหนักเป็นหลัก เช่น พลังงานลม พลังงานน้ำ พลังงานนิวเคลียร์ การต่อเรือ เครื่องจักรสำหรับทำเหมือง การบินและอวกาศ และการบิน