激光切割步入10萬瓦，強強聯(lián)手有何深意？

　　寒冬破冰凌霜傲，萬瓦新潮震九霄！就在世人認為萬瓦激光步入蟄伏之際，嘉泰激光攜手凱普林、柏楚電子帶來的新品于昨日震撼亮相。此次發(fā)布會在江蘇宿遷盛大舉行，我們現(xiàn)場見證了全球首臺雷霆100kW激光切割設備的揭幕儀式，也見證了100kW針對50-200mm厚板“削鐵如泥”的切割速度。
 

　　
       然而，此前業(yè)內(nèi)對于超高功率激光設備的實際效用仍持懷疑態(tài)度，但從去年60kW在半年不到的時間里供不應求、鋼構(gòu)行業(yè)接連復購超高功率激光切割機等態(tài)勢可見，超高功率激光設備對于金屬切割加工的意義絕非一般。此次雷霆100kW激光切割設備亮相后，業(yè)內(nèi)也發(fā)出了不少疑問：市場是否真的需要10萬瓦？剛剛問世的10萬瓦切割機能否穩(wěn)定？功率攀升的極限在哪，10萬瓦的落地又意味著什么？帶著這些問題，筆者在發(fā)布會現(xiàn)場分別與嘉泰激光總經(jīng)理鄭長和先生和凱普林光纖事業(yè)部輪值總經(jīng)理趙巨云先生進行了深入交流。
 

　　市場需求與技術(shù)革新交匯 10萬瓦問世
 

　　事實上，對于追求更高功率激光設備的質(zhì)疑一直存在，6kW普及時有，60kW問世后更甚。但其始終逃不過一條定律，那就是量變帶來質(zhì)變。功率越高，所能挖掘的應用層面更廣，也能推動更多新型技術(shù)的誕生。
 

　　從替代傳統(tǒng)加工設備的角度去看，超高功率激光設備的演進一直侵蝕著等離子和火焰切割工藝的地盤。自3-5萬瓦實現(xiàn)中板加工效率倍增、基本覆蓋厚板加工需求起，超高功率激光設備就已踏入局部替代等離子/火焰切割工藝的時期；隨后誕生的6萬瓦、8萬瓦，更是全面覆蓋厚板領(lǐng)域的需求，實現(xiàn)對等離子切割的完全替代?，F(xiàn)如今，10萬瓦的問世直接開啟了激光切割邁向特厚板材領(lǐng)域的新紀元。未來，隨著功率的持續(xù)提升，激光切割或?qū)⒂瓉硇碌墓拯c。
 

　　而在鄭長和先生看來，為什么激光功率會越做越大？那是因為市場有需求，在面對更為復雜、更多元的切割應用場景時，超高功率激光設備均能勝任，可以高效服務于船舶制造、建筑鋼構(gòu)、機械加工、能源電力等制造業(yè)切割領(lǐng)域，實現(xiàn)高性能的極限制造。以鋼構(gòu)行業(yè)為例，其早期多用等離子、火焰切割工藝進行加工時，常常面臨諸多難題，而在近兩年卻被激光切割逐步替代，說明鋼構(gòu)行業(yè)對于激光切割所能帶來的高效性和高質(zhì)量性有著極大需求，同時也從側(cè)面反映了功率的持續(xù)攀升，正不斷拓寬激光切割的行業(yè)覆蓋面。
 

雷霆100kW激光設備空氣切割50mm不銹鋼板
 

　　因此可以說，10萬瓦的問世，無疑與在厚板需求量極大的船舶、重型機械、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)所契合，也打通了激光切割在這些行業(yè)中特厚板領(lǐng)域的加工壁壘，進一步撬動特厚板生產(chǎn)廠家對產(chǎn)線設備及工藝進行全面更換。
 

雷霆100kW激光設備空氣切割80mm不銹鋼板
 

　　通過應用工藝測試，10萬瓦空氣切割50mm不銹鋼能夠輕松達到4.2m/min的速度，有著加工速度僅達0.26m/min的300A等離子切割無法匹敵的優(yōu)勢。而對比加工速度達到2.2m/min的6萬瓦激光切割設備，也是實現(xiàn)了效率翻番。此外，10萬瓦空氣切割80mm不銹鋼的速度能達到1.8m/min、空氣切割100mm不銹鋼的速度能達到1m/min、氧氣切割200m碳鋼的速度能達到0.35m/min，這才是真正的“削鐵如泥”。除了在加工效率和加工厚度上有所提升外，10萬瓦激光切割對于板材的利用率也有所提升，使得廠家一年產(chǎn)生的損耗費用大大降低。
 

雷霆100kW激光設備氧氣切割200mm碳鋼板
 

　　強強聯(lián)手 推動產(chǎn)業(yè)鏈深度融合
 

　　提到激光切割打破特厚板領(lǐng)域加工壁壘、替代傳統(tǒng)工藝的契機，不得不提到國產(chǎn)超高功率的核心代表企業(yè)——凱普林光電。從2007 年國產(chǎn)光纖激光器開始嶄露頭角之時，凱普林便與其結(jié)緣，面對國外高昂的泵源價格，他們敏銳的察覺了泵浦源國產(chǎn)化的機遇，率先向市場推出了10W泵浦源，隨后又在2014年推出200W泵浦源，有力支撐了國產(chǎn)千瓦級激光器在切割、焊接等領(lǐng)域向進口產(chǎn)品發(fā)起挑戰(zhàn)。
 

　　當時間來到2017年，國內(nèi)光纖激光器市場進入應用場景不斷擴充、進口替代持續(xù)深化的快速增長期。為把握市場發(fā)展的新機遇，凱音林基于十余年半導體激光器的經(jīng)驗積累，開始向下游產(chǎn)品領(lǐng)域拓展，成立光纖事業(yè)部。于2018年成功向市場推出了1500W光纖激光器以及1000W高功率半導體激光器系統(tǒng)。隨后在2019年萬瓦光纖激光器起勢之時，凱普林也推出了自己的高功率產(chǎn)品，并不斷敦實低功率產(chǎn)品技術(shù)。彼時，國產(chǎn)萬瓦激光器在工業(yè)市場得到應用，國產(chǎn) 3000W 以下激光器已經(jīng)能夠跟進口光源掰手腕。
 

　　2020年，凱普林創(chuàng)新性地將偏振合束和密集排布理論應用于泵浦源中，顯著提升了光纖激光器的功率密度和集成度，成功把660w泵浦源推向市場，并且同年成立了閃電系列的研發(fā)計劃。經(jīng)過一年的時間將研發(fā)成果付諸于實戰(zhàn)、反復測試后，凱普林于2022 年正式向市場推出閃電系列光纖激光器，這種顛覆式的體積減小對下游影響巨大，直接改變了手持激光焊的市場格局，同時也給針對激光切割機出口的企業(yè)帶來重大利好。與此同時凱普林仍不遺余力地將此技術(shù)不斷迭代升級，并于2023年推出雷霆系列光纖激光器。
 

凱普林雷霆100kW光纖激光器
 

　　對于此次與凱普林光電、柏楚電子的合作，鄭長和先生表示：“我們看到了凱普林不斷精進光纖激光技術(shù)的發(fā)展戰(zhàn)略，也看到了柏楚電子在激光加工頭和控制系統(tǒng)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。此次三方的合作具有著劃時代的意義，標志著激光切割技術(shù)迎來了新的巔峰。將全球首臺100kW激光切割設備命名為雷霆，也寓意著10萬瓦的問世將為行業(yè)注入一股強勁的力量，以雷霆撼動市場。”
 

　　正如鄭總所言，凱普林這些年在超高功率光纖激光器領(lǐng)域碩果累累。2023年，凱普林的閃電系列激光器出貨量超過5萬臺，而雷霆系列2萬瓦-4萬瓦已經(jīng)成為出貨主力，6萬瓦實現(xiàn)了批量出貨，8萬瓦更是開啟個性化定制。如今，在嘉泰激光和柏楚電子的鼎立支持下，未來雷霆10萬瓦光纖激光器也將迎來高光時刻。
 

　　凱普林光纖事業(yè)部輪值總經(jīng)理趙巨云表示：“更高功率的光纖激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域為終端客戶創(chuàng)造了更多價值。隨著萬瓦激光技術(shù)的崛起，嘉泰激光作為高端制造國產(chǎn)化集成商的佼佼者，在萬瓦以上工業(yè)加工領(lǐng)域中，成功開發(fā)出多種新工藝，為整個行業(yè)開拓了激光器應用的更多可能性。而柏楚電子也為激光加工頭和工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域帶來了革命性的進步。此次三方合作，共同致力于更高功率激光在加工領(lǐng)域的應用，提升了板材加工的厚度與效率，為工業(yè)加工領(lǐng)域賦予了更多價值。我們堅信，此次發(fā)布將使激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域邁入10萬瓦量級，引領(lǐng)行業(yè)邁向更高峰，為整個行業(yè)注入更多動力。”
 

　　如何攻克10萬瓦激光難題 確保穩(wěn)定性？
 

　　對于10萬瓦激光加工設備，用戶最關(guān)注的應當是穩(wěn)定性的問題。其中最核心的難點在于激光器。10萬瓦激光器要做到穩(wěn)定出光，要在激光輸出、激光模塊、亮度控制、模式控制等方面做出更多的努力，同時輸出功率相比于6萬瓦增加將近一倍，也對各種輸出頭、輸氣以及光模塊方面也帶來了更多的考驗。
 

　　而凱普林便早已對雷霆10萬瓦激光器進行了較長時間的工藝測試，測試范圍首先針對工藝上常用的20～60mm中厚板，對碳鋼、不銹鋼進行空氣切割、氧氣切割、負焦切割等充分測試，同時也針對200mm碳鋼和不銹鋼進行加工測試。數(shù)據(jù)顯示，無論是中厚板還是特厚板，10萬瓦激光均能實現(xiàn)穩(wěn)定加工。
 

　　　　

       之所以凱普林能做到10萬瓦激光器的穩(wěn)定出光，首先是其做到了高集成的特點，通過最新的CTC 芯片一體化技術(shù)實現(xiàn)，整體空間省去從芯片到泵浦模塊整個結(jié)構(gòu)以及后續(xù)裝配環(huán)節(jié)，同時延續(xù)閃電系列的小型化、輕量化設計理念，讓12-60kW多款高功率產(chǎn)品在集成上保持行業(yè)領(lǐng)先；其次在高功率方面，凱普林采用了新一代雷霆光學平臺、功率合束技術(shù)以及超高功率輸出技術(shù)實現(xiàn)高光束質(zhì)量穩(wěn)定輸出，保證了60kW批量化交付，最大功率支持100kW及以上功率輸出。在高亮度方面，凱普林通過自主研發(fā)的極簡光腔設計方案，加之飛秒刻柵、 特種光纖設計等核心技術(shù)，提供12-60kW高亮度激光解決方案；同時面對高功率應用場景的痛點需求，通過自主研發(fā)的光纖設計、飛秒刻柵、主被動鎧纜傳輸散熱等核心技術(shù)，解決高功率、高亮度光纖激光器帶來的非線性問題，創(chuàng)造性地實現(xiàn)20kW-100m、40kW-50m等行業(yè)超長鎧纜。
 

　　10萬瓦造行業(yè)拐點 激光加工應如何應變？
 

　　回到本文最初的問題，是否真的有必要追求更高的功率，功率真的無極限？趙巨云先生也給出了非常全面的解答：
 

　　10萬瓦激光切割設備的落地意味著更高功率的激光器問世是未來板上釘釘?shù)氖聦崳?0萬瓦絕不是光纖激光器的終點。隨著激光功率的不斷提升，相應的加工工藝也會得到優(yōu)化和改善，在應用層面也會帶來更大的優(yōu)勢。
 

　　　　

       當然，功率不斷提升的過程中，我們?nèi)孕杳鎸χT如供電、供氣等方面的挑戰(zhàn)。以本次發(fā)布的10萬瓦激光為例，其對整機的制冷和供電要求已達到極高標準，繼續(xù)提升確實會面臨一些限制，從而影響實際加工應用。然而，對于大型加工中心或板材加工集散而言，對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，制冷和電耗等方面的難題也將會被克服。凱普林也不會盲目地去堆積功率，后續(xù)我們還將進一步優(yōu)化10萬瓦激光器的能耗、亮度、鎧纜長度等參數(shù)，以帶來加工效率、加工便利性等方面的提升。而在超高功率切割之外，凱普林也在不斷優(yōu)化自身的產(chǎn)品布局，目前已涉及復合焊接、新能源焊接以及增材制造等領(lǐng)域，這也將為凱普林下一步增長提供充足的動力和空間。
 

　　小結(jié)
 

　　面向未來不斷擴大的高端激光切割設備的旺盛需求，任何企業(yè)都難以通過單打獨斗在市場暢行無阻，推動企業(yè)自主創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈深度協(xié)同是一條必經(jīng)之路。通過強強聯(lián)合，必將進一步加速激光切割設備的國產(chǎn)替代。未來，凱普林也將繼續(xù)攜手嘉泰激光、柏楚電子推進激光切割技術(shù)的跨越式進步，共同開啟數(shù)智工業(yè)制造的新篇章。