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激光切割步入10万瓦,强强联手有何深意?

2024-04-02 09:01:13OFweek激光网阅读量:75 我要评论


导读:10万瓦的问世,无疑与在厚板需求量极大的船舶、重型机械、钢结构等行业所契合,也打通了激光切割在这些行业中特厚板领域的加工壁垒,进一步撬动特厚板生产厂家对产线设备及工艺进行全面更换。

  寒冬破冰凌霜傲,万瓦新潮震九霄!就在世人认为万瓦激光步入蛰伏之际,嘉泰激光携手凯普林、柏楚电子带来的新品于昨日震撼亮相。此次发布会在江苏宿迁盛大举行,我们现场见证了全球首台雷霆100kW激光切割设备的揭幕仪式,也见证了100kW针对50-200mm厚板“削铁如泥”的切割速度。
 
  
       然而,此前业内对于超高功率激光设备的实际效用仍持怀疑态度,但从去年60kW在半年不到的时间里供不应求、钢构行业接连复购超高功率激光切割机等态势可见,超高功率激光设备对于金属切割加工的意义绝非一般。此次雷霆100kW激光切割设备亮相后,业内也发出了不少疑问:市场是否真的需要10万瓦?刚刚问世的10万瓦切割机能否稳定?功率攀升的极限在哪,10万瓦的落地又意味着什么?带着这些问题,笔者在发布会现场分别与嘉泰激光总经理郑长和先生和凯普林光纤事业部轮值总经理赵巨云先生进行了深入交流。
 
  市场需求与技术革新交汇 10万瓦问世
 
  事实上,对于追求更高功率激光设备的质疑一直存在,6kW普及时有,60kW问世后更甚。但其始终逃不过一条定律,那就是量变带来质变。功率越高,所能挖掘的应用层面更广,也能推动更多新型技术的诞生。
 
  从替代传统加工设备的角度去看,超高功率激光设备的演进一直侵蚀着等离子和火焰切割工艺的地盘。自3-5万瓦实现中板加工效率倍增、基本覆盖厚板加工需求起,超高功率激光设备就已踏入局部替代等离子/火焰切割工艺的时期;随后诞生的6万瓦、8万瓦,更是全面覆盖厚板领域的需求,实现对等离子切割的完全替代。现如今,10万瓦的问世直接开启了激光切割迈向特厚板材领域的新纪元。未来,随着功率的持续提升,激光切割或将迎来新的拐点。
 
  而在郑长和先生看来,为什么激光功率会越做越大?那是因为市场有需求,在面对更为复杂、更多元的切割应用场景时,超高功率激光设备均能胜任,可以高效服务于船舶制造、建筑钢构、机械加工、能源电力等制造业切割领域,实现高性能的极限制造。以钢构行业为例,其早期多用等离子、火焰切割工艺进行加工时,常常面临诸多难题,而在近两年却被激光切割逐步替代,说明钢构行业对于激光切割所能带来的高效性和高质量性有着极大需求,同时也从侧面反映了功率的持续攀升,正不断拓宽激光切割的行业覆盖面。
 
雷霆100kW激光设备空气切割50mm不锈钢板
 
  因此可以说,10万瓦的问世,无疑与在厚板需求量极大的船舶、重型机械、钢结构等行业所契合,也打通了激光切割在这些行业中特厚板领域的加工壁垒,进一步撬动特厚板生产厂家对产线设备及工艺进行全面更换。
 
雷霆100kW激光设备空气切割80mm不锈钢板
 
  通过应用工艺测试,10万瓦空气切割50mm不锈钢能够轻松达到4.2m/min的速度,有着加工速度仅达0.26m/min的300A等离子切割无法匹敌的优势。而对比加工速度达到2.2m/min的6万瓦激光切割设备,也是实现了效率翻番。此外,10万瓦空气切割80mm不锈钢的速度能达到1.8m/min、空气切割100mm不锈钢的速度能达到1m/min、氧气切割200m碳钢的速度能达到0.35m/min,这才是真正的“削铁如泥”。除了在加工效率和加工厚度上有所提升外,10万瓦激光切割对于板材的利用率也有所提升,使得厂家一年产生的损耗费用大大降低。
 
雷霆100kW激光设备氧气切割200mm碳钢板
 
  强强联手 推动产业链深度融合
 
  提到激光切割打破特厚板领域加工壁垒、替代传统工艺的契机,不得不提到国产超高功率的核心代表企业——凯普林光电。从2007 年国产光纤激光器开始崭露头角之时,凯普林便与其结缘,面对国外高昂的泵源价格,他们敏锐的察觉了泵浦源国产化的机遇,率先向市场推出了10W泵浦源,随后又在2014年推出200W泵浦源,有力支撑了国产千瓦级激光器在切割、焊接等领域向进口产品发起挑战。
 
  当时间来到2017年,国内光纤激光器市场进入应用场景不断扩充、进口替代持续深化的快速增长期。为把握市场发展的新机遇,凯音林基于十余年半导体激光器的经验积累,开始向下游产品领域拓展,成立光纤事业部。于2018年成功向市场推出了1500W光纤激光器以及1000W高功率半导体激光器系统。随后在2019年万瓦光纤激光器起势之时,凯普林也推出了自己的高功率产品,并不断敦实低功率产品技术。彼时,国产万瓦激光器在工业市场得到应用,国产 3000W 以下激光器已经能够跟进口光源掰手腕。
 
  2020年,凯普林创新性地将偏振合束和密集排布理论应用于泵浦源中,显著提升了光纤激光器的功率密度和集成度,成功把660w泵浦源推向市场,并且同年成立了闪电系列的研发计划。经过一年的时间将研发成果付诸于实战、反复测试后,凯普林于2022 年正式向市场推出闪电系列光纤激光器,这种颠覆式的体积减小对下游影响巨大,直接改变了手持激光焊的市场格局,同时也给针对激光切割机出口的企业带来重大利好。与此同时凯普林仍不遗余力地将此技术不断迭代升级,并于2023年推出雷霆系列光纤激光器。
 
凯普林雷霆100kW光纤激光器
 
  对于此次与凯普林光电、柏楚电子的合作,郑长和先生表示:“我们看到了凯普林不断精进光纤激光技术的发展战略,也看到了柏楚电子在激光加工头和控制系统领域的领先地位。此次三方的合作具有着划时代的意义,标志着激光切割技术迎来了新的巅峰。将全球首台100kW激光切割设备命名为雷霆,也寓意着10万瓦的问世将为行业注入一股强劲的力量,以雷霆撼动市场。”
 
  正如郑总所言,凯普林这些年在超高功率光纤激光器领域硕果累累。2023年,凯普林的闪电系列激光器出货量超过5万台,而雷霆系列2万瓦-4万瓦已经成为出货主力,6万瓦实现了批量出货,8万瓦更是开启个性化定制。如今,在嘉泰激光和柏楚电子的鼎立支持下,未来雷霆10万瓦光纤激光器也将迎来高光时刻。
 
  凯普林光纤事业部轮值总经理赵巨云表示:“更高功率的光纤激光器在工业加工领域为终端客户创造了更多价值。随着万瓦激光技术的崛起,嘉泰激光作为高端制造国产化集成商的佼佼者,在万瓦以上工业加工领域中,成功开发出多种新工艺,为整个行业开拓了激光器应用的更多可能性。而柏楚电子也为激光加工头和工业控制系统领域带来了革命性的进步。此次三方合作,共同致力于更高功率激光在加工领域的应用,提升了板材加工的厚度与效率,为工业加工领域赋予了更多价值。我们坚信,此次发布将使激光器在工业加工领域迈入10万瓦量级,引领行业迈向更高峰,为整个行业注入更多动力。”
 
  如何攻克10万瓦激光难题 确保稳定性?
 
  对于10万瓦激光加工设备,用户最关注的应当是稳定性的问题。其中最核心的难点在于激光器。10万瓦激光器要做到稳定出光,要在激光输出、激光模块、亮度控制、模式控制等方面做出更多的努力,同时输出功率相比于6万瓦增加将近一倍,也对各种输出头、输气以及光模块方面也带来了更多的考验。
 
  而凯普林便早已对雷霆10万瓦激光器进行了较长时间的工艺测试,测试范围首先针对工艺上常用的20~60mm中厚板,对碳钢、不锈钢进行空气切割、氧气切割、负焦切割等充分测试,同时也针对200mm碳钢和不锈钢进行加工测试。数据显示,无论是中厚板还是特厚板,10万瓦激光均能实现稳定加工。
 
    
       之所以凯普林能做到10万瓦激光器的稳定出光,首先是其做到了高集成的特点,通过最新的CTC 芯片一体化技术实现,整体空间省去从芯片到泵浦模块整个结构以及后续装配环节,同时延续闪电系列的小型化、轻量化设计理念,让12-60kW多款高功率产品在集成上保持行业领先;其次在高功率方面,凯普林采用了新一代雷霆光学平台、功率合束技术以及超高功率输出技术实现高光束质量稳定输出,保证了60kW批量化交付,最大功率支持100kW及以上功率输出。在高亮度方面,凯普林通过自主研发的极简光腔设计方案,加之飞秒刻栅、 特种光纤设计等核心技术,提供12-60kW高亮度激光解決方案;同时面对高功率应用场景的痛点需求,通过自主研发的光纤设计、飞秒刻栅、主被动铠缆传输散热等核心技术,解决高功率、高亮度光纤激光器带来的非线性问题,创造性地实现20kW-100m、40kW-50m等行业超长铠缆。
 
  10万瓦造行业拐点 激光加工应如何应变?
 
  回到本文最初的问题,是否真的有必要追求更高的功率,功率真的无极限?赵巨云先生也给出了非常全面的解答:
 
  10万瓦激光切割设备的落地意味着更高功率的激光器问世是未来板上钉钉的事实,10万瓦绝不是光纤激光器的终点。随着激光功率的不断提升,相应的加工工艺也会得到优化和改善,在应用层面也会带来更大的优势。
 
    
       当然,功率不断提升的过程中,我们仍需面对诸如供电、供气等方面的挑战。以本次发布的10万瓦激光为例,其对整机的制冷和供电要求已达到极高标准,继续提升确实会面临一些限制,从而影响实际加工应用。然而,对于大型加工中心或板材加工集散而言,对更高功率激光的需求依然存在。一旦加工效率得到全面提升,制冷和电耗等方面的难题也将会被克服。凯普林也不会盲目地去堆积功率,后续我们还将进一步优化10万瓦激光器的能耗、亮度、铠缆长度等参数,以带来加工效率、加工便利性等方面的提升。而在超高功率切割之外,凯普林也在不断优化自身的产品布局,目前已涉及复合焊接、新能源焊接以及增材制造等领域,这也将为凯普林下一步增长提供充足的动力和空间。
 
  小结
 
  面向未来不断扩大的高端激光切割设备的旺盛需求,任何企业都难以通过单打独斗在市场畅行无阻,推动企业自主创新和产业链深度协同是一条必经之路。通过强强联合,必将进一步加速激光切割设备的国产替代。未来,凯普林也将继续携手嘉泰激光、柏楚电子推进激光切割技术的跨越式进步,共同开启数智工业制造的新篇章。
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