2023年3月底,功率高達6萬瓦的光纖激光切割機震撼發(fā)布,吸引了眾多業(yè)內(nèi)人士關(guān)注。而在6萬瓦發(fā)布當天,奔騰激光集團總裁吳讓大就明確表示:“激光切割機的功率發(fā)展到6萬瓦可以告一段落了,因為目前的6萬瓦激光切割機已經(jīng)具備完全取代等離子、火焰切割的能力。再去進一步提高激光功率,對切割效率和切割能力貢獻已經(jīng)不那么明顯,反而會進一步增加用戶的成本,也會進一步增加能耗?!?/span>
此觀點一出引發(fā)了行業(yè)關(guān)于高功率激光應用的大討論:6萬瓦到底是噱頭大于實際,還是開創(chuàng)厚板加工新時代的神兵利器?6萬瓦之后的激光行業(yè)又該怎么發(fā)展?
6萬瓦會是激光切割機功率的天花板嗎?
毫無疑問,6萬瓦激光顯著提升了厚板加工的厚度極限,打破了100mm以上不能穩(wěn)定量產(chǎn)的“激光禁區(qū)”,讓鋼錠、鐵錠等超厚材料加工成為可能,切割范圍也已經(jīng)超過火焰切割、等離子切割等,具備了完全替代等離子、火焰、鋸床等傳統(tǒng)厚板加工工藝的實力。6萬瓦對厚板加工領(lǐng)域的技術(shù)革新有著重大意義。
而在10-30mm的中厚板加工領(lǐng)域,6萬瓦則重新定義了激光切割的效率——過去20mm、30mm碳鋼都屬于比較難加工的厚板,但現(xiàn)在6萬瓦切割20mm碳鋼板能夠輕松達到11m/min,切割30mm碳鋼板速度可以達到5m/min,速度遠遠超過等離子、火焰等切割方式,較過去的20kW、30kW激光切割也有非常明顯的提升。因此6萬瓦激光能夠大幅降低這一功率段用戶的人工成本、維護成本,對中厚板領(lǐng)域的提質(zhì)增效也有著重要意義。
可以說,6萬瓦激光切割機是在國家提倡的“雙碳”經(jīng)濟背景下,吹響的全面替代高污染、低效率加工工藝的號角。如果未來陸續(xù)出現(xiàn)8萬瓦、10萬瓦激光切割機,又會給激光行業(yè)帶來什么影響呢?
不可否認的是,功率提升帶來了加工效率和加工厚度的提升,足夠高的功率是替代高污染、低效率工藝的基礎(chǔ);但如果一味追求更高功率,則將只剩下激光加工的內(nèi)部競爭——在減碳的主旋律下逆勢增碳(提升功率,增加能耗),確實能讓中厚板切得更快,30mm碳鋼達到10m/min不是夢——這種內(nèi)卷式的效率提升為產(chǎn)業(yè)鏈帶來的整體經(jīng)濟效益,或許還比不上在追求更高功率過程中所投入的資源。
當然,這并不意味著6萬瓦就是激光應用功率的上限。在核工業(yè)應用領(lǐng)域,包括激光遠程切割、高功率厚板焊接、激光清洗等方面,依然存在著對更高激光功率的需求。但在金屬加工的落料環(huán)節(jié)而言,更高的功率或許對行業(yè)發(fā)展無甚裨益。
激光切割設備的未來——不在堆功率而在智能化
如果針對鈑金切割的功率天花板已現(xiàn),那么激光切割行業(yè)的未來又該去向何處?對于這個問題,我們不妨看看國內(nèi)外激光巨頭都是如何布局的。
相比國內(nèi)企業(yè)熱衷的功率競賽,國外企業(yè)從最開始就沒有選擇跟進。某種層面來說,這當然是國內(nèi)技術(shù)進步、擺脫國外卡脖子的縮影之一,但在國內(nèi)不斷追求更高功率的時候,通快、百超等國際激光巨頭則一直在思考如何實現(xiàn)激光設備的智能化,為企業(yè)用戶提供一站式的全套解決方案。
2018年,通快成立了Smart Factory Solution智能工廠解決方案團隊。該團隊由30多位具有不同領(lǐng)域經(jīng)驗的專家組成,為有個性化需求的多行業(yè)客戶定制專屬智能升級解決方案,解決常規(guī)無法解決的難題。目前,通快智能工廠在中國的用戶既包括科林電氣、特變電工、雙杰電氣等龍頭企業(yè),也有江蘇云企智造這類的電氣行業(yè)鈑金加工初創(chuàng)工廠(從0開始直接建造黑燈工廠),還有寧波辰煜機械這類一步步完成數(shù)智化轉(zhuǎn)型的鈑金加工企業(yè)。
瑞士百超集團也一直在堅定地朝著數(shù)字化方向推進。幾年前,百超集團的母公司便開始陸續(xù)剝離其他非百超業(yè)務,并在全球范圍內(nèi)大量收購與鈑金自動化相關(guān)的企業(yè),并在中國成立自動化科技有限公司、成立軟件事業(yè)部,并將逐步把整個鈑金加工軟件體系轉(zhuǎn)移到中國。2022年,在國內(nèi)市場低迷的情況下,百超在中國市場業(yè)績有所下降,但其自動化公司的業(yè)績卻呈爆炸式增長。游松博士稱:“百超致力于從設備提供商轉(zhuǎn)化成解決方案的提供商,智慧工廠解決方案的提供商。這對公司來說是一個大變革,也希望給同行和行業(yè)做出積極貢獻。”
無獨有偶,國內(nèi)的激光龍頭企業(yè)實際上也早早開始了智能化布局。早在2012~2013年間,大族激光就已開始向智能制造轉(zhuǎn)型,并將“激光技術(shù)+機器人+自動化”的解決方案確定為公司10-20年的長期戰(zhàn)略。經(jīng)過十余年的耕耘,大族激光的智能化激光切割生產(chǎn)線已經(jīng)進入安徽合力集團、中集集團、山東臨工、日立電梯、大明重工、中國電氣集團等企業(yè),助力用戶實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、自動化生產(chǎn)。
華工激光同樣很早就開始前瞻性地布局智能制造整體解決方案,目前已經(jīng)進入包括工程機械、軌道交通、船舶橋梁、建筑等六大行業(yè)的標桿客戶,為客戶打造了一系列樣板工廠和燈塔工廠,包括“大型柔性智能備料車間”、“大型柔性鋼板備料智能‘黑燈’產(chǎn)線”、“基于 5G 的鋼結(jié)構(gòu)橋梁全流程智能制造工廠”等。
激光器的多元化探索——高功率不是唯一解
而作為本次6萬瓦激光切割機發(fā)布的另一核心主角——創(chuàng)鑫激光也在高功率之外進行了多線布局。過去幾年,創(chuàng)鑫激光在國內(nèi)市場取得巨大成功,并在萬瓦級激光應用市場的開拓起到了重要的引導作用,先后掀起“萬瓦應用風暴”、首臺25kW、首臺50kW落地、首臺60kW發(fā)布等標志性事件。
2021年,創(chuàng)鑫激光提出“一體化萬瓦切割解決方案”,即“萬瓦三合一”方案,該方案將萬瓦光纖激光器、萬瓦激光切割頭及萬瓦控制系統(tǒng)有機整合,能夠?qū)崿F(xiàn)在同等功率下切割效率提升。在此基礎(chǔ)上,創(chuàng)鑫激光將高功率和高亮度優(yōu)勢合二為一,率先開發(fā)出50μm芯徑的萬瓦高亮度三合一激光器及高亮度50kW三合一激光器。
在對未來是否會發(fā)布更高功率的激光器問題上,創(chuàng)鑫激光表示:“在過去幾年中,創(chuàng)鑫激光憑借一高(泵源光輸出高亮度、有源纖芯高亮度)、二小(泵源光小芯徑、信號光小芯徑)、三包層(獨創(chuàng)專利、承載萬瓦泵浦光)的技術(shù)路線,驅(qū)動了國內(nèi)萬瓦激光市場的爆發(fā)式增長,也吃到了萬瓦市場爆發(fā)的紅利,在萬瓦激光器市場的占有率中位居行業(yè)前列。
從目前的工藝水平來看,6萬瓦已經(jīng)足以覆蓋所有的等離子替代需求,再往上發(fā)展功率在經(jīng)濟上并不劃算,除非出現(xiàn)新的重大技術(shù)變革。當然,如果用戶需要,我們能夠提供更高功率的光源,但不會盲目推高。
我們認為當下更緊迫的任務是把6萬瓦的技術(shù)性能和品質(zhì)標準反哺到其他萬瓦功率段,幫助每一個功率段實現(xiàn)技術(shù)升級,確保每一批次的萬瓦激光器品質(zhì)穩(wěn)定。此外,高端應用對功率的需求可以說是無止境的,為了更好的匹配高端應用的需求,拓展超高功率應用場景,創(chuàng)鑫激光也根據(jù)用戶的實際需求,正在研發(fā)更高功率的激光器。”
除了在激光器本領(lǐng)域的深耕外,創(chuàng)鑫激光還針對激光應用的“工具化”趨勢,開發(fā)了極具性價比的標記、焊接工具產(chǎn)品,并大力推動激光工具的電商化,推動激光走進千家萬戶;此外,創(chuàng)鑫激光也針對時下火熱的新能源市場做了充分的技術(shù)布局,目前已成為國內(nèi)某頭部動力電池廠的核心光源供應商。
而創(chuàng)鑫激光所重視的高亮度技術(shù)路線,也不乏其他參與者。湖南大科激光自成立之初就堅持探索高亮度的光學極限和應用場景,目前大科激光天狼星系列激光器已在3000W功率實現(xiàn)M2=1.05(接近極致的光束質(zhì)量),在5000W功率實現(xiàn)M2=1.38,通過極致亮度探索更前沿的應用場景;飛博激光也在“高亮度、純凈光、長光纜”的方向上,開發(fā)出100μm纖芯、50米輸出光纜的30kW高亮度純凈激光器;凱普林光電則在“l(fā)ess is more”理念的指引下,開發(fā)出基于高亮度準單模6KW合束的雷霆系列高功率高亮度光纖激光器。
大科天狼星3kW激光器,光束質(zhì)量M2為1.05
在高亮度以外同樣有著豐富的技術(shù)路線。國產(chǎn)光纖激光器的龍頭企業(yè)銳科激光,在過去幾年中分別推出了帶光閘可分光的高功率光纖激光器、環(huán)形光斑/可調(diào)光斑的焊接版激光器、適用于清洗的高功率脈沖激光器等。銳科激光在旗幟系列激光器的指引下,劍指高端應用,力求在目前依然被進口壟斷的細分市場實現(xiàn)國產(chǎn)替代。
而杰普特除了積極鞏固自身MOPA脈沖光纖激光器的優(yōu)勢外,對連續(xù)光纖激光器的研發(fā)方向進行了調(diào)整,將團隊優(yōu)化后轉(zhuǎn)向焊接應用,并根據(jù)動力電池客戶實際焊接需求定制化研發(fā)了環(huán)形光斑激光器,能夠在激光焊接時更好地控制金屬飛濺等問題,進一步優(yōu)化焊接效果。
總結(jié)
通過以上選取的幾家行業(yè)代表的布局,我們可以清晰地看到不論是設備集成商還是核心光源企業(yè),都已在單純的提升功率之外找到了新的發(fā)展路徑,整個行業(yè)扎堆比功率的局面已經(jīng)成為歷史。
回到本文開頭的問題,我們可以得出結(jié)論:6萬瓦在突破厚板極限和提升中厚板效率上優(yōu)勢顯著,并將進一步助推激光技術(shù)與工程機械、船舶制造、鋼結(jié)構(gòu)、壓力容器、礦山設備等更多行業(yè)進行深度交融,從而拓展激光應用的外延。
功率達到6萬瓦之后,或許某些領(lǐng)域在對效率的極致追求下可能催生出8萬瓦甚至10萬瓦的激光切割機,但我們更希望激光切割系統(tǒng)能夠更多與自動化、智能化相結(jié)合,推動中國企業(yè)走上高品質(zhì)的發(fā)展路線,抓住未來的發(fā)展機遇。對現(xiàn)有的已經(jīng)成熟的鈑金加工市場,與其加大成本增加功率,不如精耕每個功率段,通過光源、光學部件、系統(tǒng)的有機結(jié)合與對激光工藝的進一步研究,提升每個功率段的加工潛力,實現(xiàn)12kW堪比20kW,30kW堪比50kW的效果。此外,光源企業(yè)的多元化發(fā)展,也將進一步拓展激光應用的新市場,提升激光技術(shù)在國民經(jīng)濟中的滲透率。
經(jīng)歷多年洗牌,我們相信激光行業(yè)將逐步回歸良性軌道,鑄造出真正的“大國重器”。
(審核編輯: 智匯lucy)