在金屬激光切割技術(shù)演進(jìn)的歷程里,CO2激光切割機(jī)受限于成本和效率,自2012年起被光纖激光切割技術(shù)以摧枯拉朽之勢(shì)快速替代。而得益于高功率高亮度泵浦源、大模場(chǎng)特種光纖等前沿技術(shù)突破,光纖激光器近年來(lái)掀起了萬(wàn)瓦熱潮,一年一萬(wàn)的迭代速度讓用戶應(yīng)接不暇。
隨著20kW、30kW高功率激光切割機(jī)的普及,用戶也逐漸嘗到了功率提升帶來(lái)的甜頭,無(wú)論是加工能力還是效率,都卓有成效。而工業(yè)加工萬(wàn)瓦之路豈會(huì)止步于此,隨即2023年成為了6萬(wàn)瓦光纖激光器工業(yè)應(yīng)用的起點(diǎn)。如此快的節(jié)奏不免會(huì)引來(lái)諸多質(zhì)疑,部分認(rèn)為實(shí)用性不如30kW,花費(fèi)如此高的成本提升加工厚度和效率,顯然不能被用戶所接受,更多的認(rèn)為6萬(wàn)瓦只不過(guò)是個(gè)噱頭。到底是不是擺設(shè)?筆者將從應(yīng)用端為大家進(jìn)行深度剖析。
6萬(wàn)瓦在經(jīng)濟(jì)效益層面實(shí)現(xiàn)降維打擊
毫無(wú)疑問(wèn),6萬(wàn)瓦激光最直接的優(yōu)勢(shì)就是批量切割能力的提升, 3萬(wàn)瓦碳鋼空氣批量切割厚度30mm,氧氣切割80mm,而6萬(wàn)瓦激光能實(shí)現(xiàn)50mm碳鋼穩(wěn)定空氣切割以及100mm特厚碳鋼氧氣切割,具備了完全替代等離子,火焰切割的能力。6萬(wàn)瓦激光切割加工覆蓋面更廣,無(wú)論是薄板切割還是厚板切割它都游刃有余,為鋼結(jié)構(gòu)、工程機(jī)械、船舶制造等高端制造領(lǐng)域帶來(lái)徹底革新。從我國(guó)制造業(yè)的發(fā)展以及對(duì)高性能材料需求的角度來(lái)看,這無(wú)疑是打開(kāi)新世界大門(mén)的一把密鑰,更是厚板加工領(lǐng)域一項(xiàng)重大的技術(shù)革新。
60kW光纖激光器空氣批量切割80mm碳鋼展示
縱觀萬(wàn)瓦激光的規(guī)模化量產(chǎn)應(yīng)用,6萬(wàn)瓦激光切割效率有著質(zhì)的飛躍。數(shù)據(jù)顯示,功率從30kW提高到60kW,以空氣切割25mm不銹鋼和碳鋼為例,切割速度提升至300%,分別達(dá)到8m/min和7.3m/min。由此可見(jiàn),6萬(wàn)瓦激光進(jìn)一步提高板材加工的生產(chǎn)效率,縮短了設(shè)備投資的回本周期。
60kW光纖激光器空氣切割碳鋼
60kW光纖激光器空氣切割不銹鋼
而在激光切割應(yīng)用中,氣體消耗占加工成本比重較大,隨著材料厚度的提高,切割變慢,氣體成本也會(huì)顯著增加。而6萬(wàn)瓦的應(yīng)用相較于3萬(wàn)瓦,切割速度的提升意味著減少氣體消耗、降低成本,并且可以實(shí)現(xiàn)空氣切割取代氧氣切割工藝,其速度快數(shù)倍。
由于生產(chǎn)效率的大幅提升,一臺(tái)6萬(wàn)瓦激光設(shè)備可取代多臺(tái)3萬(wàn)瓦激光設(shè)備,人工成本和管理成本都會(huì)等比例的減少,同時(shí)可以減少?gòu)S房占地面積。6萬(wàn)瓦倍數(shù)級(jí)的切割速度提升及節(jié)約成本的優(yōu)勢(shì),將帶給用戶極大的利潤(rùn)空間,從而在一定程度上掌握著市場(chǎng)的主導(dǎo)權(quán)。綜上所述,6萬(wàn)瓦的落地真真正正地帶給用戶實(shí)際效益的,并非只是一個(gè)噱頭。
半年內(nèi)快速被市場(chǎng)接受,6萬(wàn)瓦應(yīng)用市場(chǎng)的背后有何玄機(jī)?
自6萬(wàn)瓦出現(xiàn)起,行業(yè)內(nèi)對(duì)其有著不同的看法,是否是激光切割機(jī)功率的天花板?筆者認(rèn)為,6萬(wàn)瓦僅是超高功率工業(yè)激光應(yīng)用的初步嘗試,新的應(yīng)用技術(shù)和場(chǎng)景會(huì)不斷涌現(xiàn),共同促進(jìn)激光產(chǎn)業(yè)升級(jí)和快速發(fā)展。
當(dāng)前沿激光技術(shù)不斷突破,應(yīng)用需求也將隨之顯現(xiàn)。此前的3萬(wàn)瓦花費(fèi)了將近兩年的時(shí)間才在2022年實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用,而6萬(wàn)瓦自今年5月份落地以來(lái),僅用半年不到的時(shí)間就已經(jīng)得到了快速應(yīng)用。透過(guò)事物現(xiàn)象看本質(zhì),這意味著市場(chǎng)對(duì)超高功率激光的迫切需求,6萬(wàn)瓦飛躍式的效率提升給用戶帶來(lái)了真正意義上的收益,也是其快速應(yīng)用的真正原因。
伴隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展以及制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí),市場(chǎng)需求迅速提升,推動(dòng)了萬(wàn)瓦激光領(lǐng)域的節(jié)節(jié)攀升。從傳統(tǒng)替代角度來(lái)看,等離子切割工藝和火焰切割在加工過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵及有害氣體,嚴(yán)重影響工人的身心健康。而隨著綠色環(huán)保理念的持續(xù)深化,激光技術(shù)作為低碳環(huán)保的解決方案,逐步替代傳統(tǒng)工藝,而超高功率激光的誕生就是這一進(jìn)程最完美的催化劑。
當(dāng)超高功率激光逐步向上突破,加工效率和加工厚度不斷打破局限,這也正符合了我國(guó)作為基建大國(guó)的需求,即便在經(jīng)濟(jì)形勢(shì)嚴(yán)峻的情況下,我國(guó)推動(dòng)基礎(chǔ)建設(shè)行進(jìn)得步伐也從未停滯,因此6萬(wàn)瓦功率的出現(xiàn)恰逢其會(huì),被應(yīng)用于更高端的領(lǐng)域,這其中的利潤(rùn)空間可想而知。
除此之外,船舶制造、航天航空、核電等領(lǐng)域的不斷進(jìn)步也對(duì)激光制造裝備提出了更高的需求,材料既要造的快,又要造的好,無(wú)疑超高功率激光是這一舞臺(tái)的主角。
核電作為國(guó)家電力供應(yīng)的主要清潔能源,其對(duì)設(shè)施安全性有著極高的要求,無(wú)論是反應(yīng)堆的核心零部件,還是具備重要防護(hù)作用的金屬部件,都面臨不同厚度板材需求的挑戰(zhàn),其不僅要求材料制造精度、加工質(zhì)量、加工效率,而且需要24小時(shí)不間斷的穩(wěn)定運(yùn)行,超高功率激光的問(wèn)世可不費(fèi)吹灰之力滿足這些要求,6萬(wàn)瓦的突破也將更快推動(dòng)萬(wàn)瓦激光在核電領(lǐng)域的應(yīng)用市場(chǎng)。
高功率激光產(chǎn)品差異化比拼
在萬(wàn)瓦誕生之初,切割市場(chǎng)主要聚集在中低功率段,但隨著技術(shù)進(jìn)步和高功率的普及,萬(wàn)瓦賽道成為了大家心目中的香餑餑。眾多廠商認(rèn)為功率的增加只不過(guò)是以增加單模塊功率以及模塊疊加來(lái)實(shí)現(xiàn),實(shí)際上市場(chǎng)上能做到超高功率光纖激光器的廠商屈指可數(shù),由此可見(jiàn),高功率的內(nèi)卷并不是誰(shuí)都有這個(gè)能力,這其中考驗(yàn)的是廠商的創(chuàng)新和技術(shù)能力。
憑借核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)和前瞻性的布局,廠商們也根據(jù)自身的技術(shù)沉淀,走出了差異化的技術(shù)路線,有助于超高功率光纖激光器快速突破。
2023年9月,凱普林基于深厚的泵浦源技術(shù)積累,首次向行業(yè)發(fā)布了CTC芯片一體化技術(shù)以及高亮度、準(zhǔn)單模新一代雷霆光學(xué)平臺(tái)。CTC(Chip to Chassis),即芯片一體化設(shè)計(jì),通過(guò)把芯片、泵源、水冷板一體化,實(shí)現(xiàn)高集成和模塊化設(shè)計(jì)。據(jù)了解,此項(xiàng)技術(shù)早在2022年推出的閃電系列光纖激光器中就已有應(yīng)用,凱普林是首家將CTC芯片一體化技術(shù)引入激光器領(lǐng)域并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用的企業(yè)。
今年全新推出的雷霆系列,不僅融合了CTC芯片一體化技術(shù)及雷霆光學(xué)平臺(tái),還通過(guò)功率合束技術(shù)及高功率輸出技術(shù),突破功率上限,實(shí)現(xiàn)高光束質(zhì)量輸出,為國(guó)內(nèi)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)之路提供了助力。
早前6萬(wàn)瓦激光器剛推出時(shí),其推廣充滿曲折,市場(chǎng)對(duì)于功率的快速突破都持觀望態(tài)度,認(rèn)為6萬(wàn)瓦只不過(guò)是噱頭,但經(jīng)過(guò)對(duì)比和切身體驗(yàn)以后,6萬(wàn)瓦不管是切割能力還是切割效率,加工成本都有質(zhì)的突破,并在短短半年內(nèi)獲得市場(chǎng)認(rèn)可。據(jù)筆者了解,凱普林今年6萬(wàn)瓦已經(jīng)實(shí)現(xiàn)批量出貨,產(chǎn)品陸續(xù)發(fā)往全國(guó)多地。
小 結(jié)
回到本文開(kāi)頭提出的問(wèn)題。我們可以得出結(jié)論,6萬(wàn)瓦激光切割絕不是噱頭,在突破厚板極限和切割效率上優(yōu)勢(shì)顯著,并將進(jìn)一步助推激光技術(shù)與工程機(jī)械、船舶制造、鋼結(jié)構(gòu)、壓力容器、礦山設(shè)備等更多行業(yè)進(jìn)行深度交融,從而拓展激光應(yīng)用場(chǎng)景。
雖然激光器作為激光裝備的核心部件,同樣需要考慮工藝質(zhì)量、加工速度等匹配問(wèn)題,通過(guò)光源、光學(xué)部件、機(jī)床系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,對(duì)激光工藝的進(jìn)一步優(yōu)化,提升激光加工應(yīng)用潛力。未來(lái),激光器將繼續(xù)走向功率提升,性能優(yōu)化的路徑,與更多的應(yīng)用場(chǎng)景、應(yīng)用工藝相結(jié)合,為中國(guó)激光產(chǎn)業(yè)帶來(lái)更多的可能性。
審核編輯 黃宇
-
激光
+關(guān)注
關(guān)注
19文章
3185瀏覽量
64451 -
激光器
+關(guān)注
關(guān)注
17文章
2515瀏覽量
60334 -
激光切割
+關(guān)注
關(guān)注
2文章
221瀏覽量
12876
發(fā)布評(píng)論請(qǐng)先 登錄
相關(guān)推薦
評(píng)論