體積僅有1/10! 小體積雷射器助力雷射切割用戶降本增效

ofweek維科網 發佈 2024-04-30T01:15:52.742043+00:00

近年來,萬瓦雷射器已經成為工業雷射領域的標配產品,萬瓦雷射的普及大幅提升了工業加工的效率和能力邊界。隨著雷射應用日益普及,各種新場景、新需求的出現也對雷射廠家提出了更多要求。在雷射器的發展過程中,筆者發現「小型化」正成為一股新的浪潮,在近幾年吸引了不少主流廠商入局。

近年來,萬瓦雷射器已經成為工業雷射領域的標配產品,萬瓦雷射的普及大幅提升了工業加工的效率和能力邊界。隨著雷射應用日益普及,各種新場景、新需求的出現也對雷射廠家提出了更多要求。在雷射器的發展過程中,筆者發現「小型化」正成為一股新的浪潮,在近幾年吸引了不少主流廠商入局。這種新興的、更小體積的雷射器,又有著怎樣的競爭潛力

單模塊萬瓦雷射器——小體積高功率雷射應用探路者

眾所周知,目前市面上常見的萬瓦雷射器通常採用多模合束的方式,通過多個獨立的小功率光纖雷射器模塊將「多路小功率雷射」耦合成「一路高功率雷射」。能夠通過合束提升功率,恰恰是光纖雷射器取代其他雷射器成為金屬加工主流選擇的關鍵特性之一。

但隨著更高功率需求的出現,人們發現參與合束的模塊數量過多,會明顯降低光束質量,進而影響切割精度及端面質量。要確保高品質的高功率輸出,必須降低參與合束的雷射模塊數量,而其中的關鍵則是提升單個雷射模塊的輸出功率。

在這一理念的指引下,部分廠家開始投入對單模塊高功率雷射器的研發。2018年,國產萬瓦雷射器(通過2kW、3kW雷射模塊合束)開始走向工業應用,2019年後,單模塊4kW、單模塊5kW、單模塊6kW雷射器陸續問世,直到2021年,單模塊12kW雷射器開始進入工業市場。

單模塊萬瓦雷射器的出現,讓40kW、50kW甚至更高功率的多模雷射合束變得更加輕鬆,同時也讓合束後的雷射保持相對理想的光束質量,確保加工品質。對單模塊雷射器自身而言,更好的光束質量、更快的切割速度(切割6mm以下不鏽鋼速度比肩20kW多模雷射器,切割8-20mm不鏽鋼速度比肩15kW多模雷射器)也讓其快速受到市場青睞。與此同時,單模塊12kW雷射器相比多模12KW雷射器體積減少約60%,重量減少約40%,邁出了小體積高功率光纖雷射器應用探索的第一步。

體積僅有1/10——光纖雷射器煉成「縮骨功」

儘管單模塊12kW雷射器的體積已經大幅縮小,但對集成商和終端用戶而言並沒有太實質性的變化——依然需要獨立的占地面積,需要搭建獨立的空調房。小體積的光纖雷射器,體積還能做得更小嗎?能對雷射設備帶來實質性的改變嗎?

很快,北京熱刺雷射給出了答案。

2022年,熱刺雷射推出了截至目前體積最小的單模塊12kW光纖雷射器——FC12000。據了解,這款雷射器體積僅有0.096m3,為國內頭部同行12kW單模塊雷射器的12%!同時,這款雷射器重量小於160kg(包括電源線、控制線),約為同行的32%。可以說,這是在單模塊雷射器向多模雷射器發起「體積革命」後,又一次令人震驚的體積變化。

熱刺小體積雷射器的出現,給雷射切割設備帶來了一種新的思路——取消單獨的空調房,將雷射器集成進工具機控制櫃裡。這意味著雷射設備的集成度將進一步提升,用戶也不再需要預留空調房的位置,設備維護變得更加輕鬆。

更重要的是,由於所周知的緣故,2022年海運成本大幅上漲,甚至出現了運費比貨貴的情況。在這樣的環境下,一個貨櫃內如果能裝更多的貨物,將為企業節約巨大的物流成本。筆者獲悉,這款體積僅有同類產品1/10的12kW雷射器,已經在印度、墨西哥等海外市場落地生根,配合新的工具機結構與巨大的物流成本優勢,成為海外用戶的不二選擇。

可以預見的是,光纖雷射器「縮骨」成功,有望顛覆現有的光纖雷射市場格局。一方面,亮度更高、體積更小、重量更輕的12000W單模塊雷射器在自身屬性上,較傳統雷射器有了多維度的升級;另一方面,更高的集成度、更穩定的性能、更少的占地面積以及更低的物流成本也大大降低了用戶的負擔,讓集成商「減負」、讓最終用戶「降本增效」;除此之外,這種體積只有過去1/10的光纖雷射器新形態,也將大大豐富光纖雷射設備的應用場景,實現對更廣闊的雷射藍海市場的拓展,以創新打破內卷格局。

揚帆藍海——切入自動化產線,擁抱智能製造

不可否認的是,過去十餘年鈑金切割應用是光纖雷射發展的最重要推手,但當國內光纖雷射技術逐漸成熟後,粗放式金屬加工已成為更考驗雷射廠家綜合實力(品宣、資源整合、價格)的市場,技術指標的已不再是廠家選購設備的主要依據。而這也造成了光纖雷射市場的「紅海化」。小體積雷射器的出現,除了解決傳統多模雷射器故障率高的缺陷外,還有望憑藉諸多優勢,實現紅海市場的破局,進一步打開雷射應用的新場景、新市場。

傳統的鈑金切割市場往往對應大幅面雷射加工工具機,與工具機本身的占地面積以及電控櫃、冷水機、空壓機等配件占地面積相比,雷射器多占地5-10㎡影響不大。但對於一些自動化程度較高的產線(汽車、汽配、鋰電等)而言,每個工位的空間有限,無法安置大型雷射器與大功率冷水機。因此,小體積雷射器的出現,能夠快速填補一些雷射加工優勢明顯、但因成本、空間等因素而未能普及的精密加工場景。

尤其在當下,自動化、智能化正以不可逆轉的態勢向各製造領域普及。在汽車、汽配、鋰電等與雷射製造密不可分的領域,產線的智能化升級將對雷射器帶來大量需求。而這些需求,也只有體積更小、集成度更高的「小體積」雷射器才能填補。

從目前的市場反饋來看,小體積雷射器已經被市場接受,出貨量喜人,但距完全打開前述的產線式精密加工場景仍有一段路要走。熱刺雷射技術人員表示:「小體積雷射器與較精密的、自動化程度較高的產線契合度非常高,但就目前而言我們的雷射器體積還是偏大,儘管已經較過去縮小很多了。如果雷射器體積能再縮小一半,那未來的應用空間會更廣闊。熱刺雷射一方面在做更小體積雷射器的嘗試,另一方面也在做單腔輸出更高功率的嘗試。我們期待,中國光纖雷射市場能早日走出價格戰的泥潭,也希望大家能把握住新的市場機遇。」

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