2023年3月29日,第24屆ITES深圳工業(yè)展盛大開幕!本屆展會上,6萬瓦激光切割機(jī)無疑成為整個光電展區(qū)“最耀眼的仔”。在奔騰激光展臺上,我們現(xiàn)場見證了全球首臺60kW激光切割機(jī)的揭幕儀式,見證了60kW針對50mm厚板的“秒穿孔”以及如薄板般的切割速度,也見證了奔騰與創(chuàng)鑫簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議的里程碑時刻。
然而,在本月初奔騰激光、創(chuàng)鑫激光通過維科網(wǎng)激光直播平臺首次在云端展示6萬瓦激光切割機(jī)并引起廣泛關(guān)注后,業(yè)內(nèi)也發(fā)出這樣的疑問:5萬瓦已經(jīng)很快了,6萬瓦還有必要嗎?剛剛問世的6萬瓦切割機(jī)能穩(wěn)定嗎?激光切割機(jī)拼功率什么時候才是盡頭?帶著這些問題,筆者在展會現(xiàn)場與奔騰激光總裁吳讓大先生進(jìn)行了深入交流。
市場需要6萬瓦嗎?
多年以前,業(yè)內(nèi)主流聲音認(rèn)為,6kW激光能夠覆蓋市場上98%的需求,追求更高的功率并沒有太大意義。然而,以奔騰激光為代表的企業(yè)一直致力于解決厚板加工難題,不斷引領(lǐng)著高功率激光設(shè)備的發(fā)展,并不斷刷新著激光切割金屬的厚度上限、速度極限。
隨著激光切割金屬的能力日漸提升,替代等離子等傳統(tǒng)加工設(shè)備也成為萬瓦激光切割機(jī)的最大增長點(diǎn)。在吳讓大看來,過去推出2萬瓦、3萬瓦切割機(jī)就是奔著替代等離子加工的方向努力,但因?yàn)楣β什粔颍?萬瓦面對100mm以上的厚板只能做極限切割,無法穩(wěn)定量產(chǎn),因此只能替代部分等離子市場。而6萬瓦的出現(xiàn),將不銹鋼切割極限厚度提升至315mm,能實(shí)現(xiàn)100mm以下不銹鋼的穩(wěn)定批量切割,其中200mm不銹鋼切割速度是鋸床加工的15倍;將碳鋼空氣切割的極限厚度提升至50mm(速度是等離子切割的3倍),基本上能完全替代等離子、火焰、鋸床等傳統(tǒng)的厚板加工工藝。
當(dāng)前,在厚板需求量極大的船舶、重型機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)仍以等離子、火焰等傳統(tǒng)工具作為主流選擇。6萬瓦激光切割的問世,打破了過去激光無法企及的厚度,讓鋼錠、鐵錠等超厚材料加工成為可能,也將推動激光切割工藝加速進(jìn)入超厚板加工市場。
而在10-30mm的中厚板加工領(lǐng)域,6萬瓦的出現(xiàn)可以說是重新定義了激光切割的效率。早年間業(yè)內(nèi)將切割速度大于10m/min的板材定義為薄板,當(dāng)時20mm屬于需要專門立項(xiàng)攻關(guān)的厚板領(lǐng)域。而6萬瓦空氣切割20mm碳鋼能夠輕松達(dá)到11m/min的速度,過去的高難度厚板已經(jīng)被歸入薄板行列。目前,厚度為10-20毫米金屬板的加工量幾乎占據(jù)了加工總量的60%以上,6萬瓦將讓這一范圍的金屬加工效率大幅提升,加工質(zhì)量也較過去更有提升。
攜手創(chuàng)鑫,簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議
提到激光切割迎來全面替代等離子的機(jī)遇,不得不提到國產(chǎn)超高功率激光器的代表企業(yè)——創(chuàng)鑫激光。作為一個立足于深圳的民營企業(yè),創(chuàng)鑫激光在無背景、無資源的情況下,靠產(chǎn)品說話,多年來一直致力于給激光應(yīng)用提供更快的刀,持續(xù)引領(lǐng)著國產(chǎn)超高功率光纖激光器的發(fā)展與應(yīng)用。國內(nèi)首臺應(yīng)用于工藝領(lǐng)域的25kW、30kW、40kW、50kW,以及今天正式推出的60kW均出自創(chuàng)鑫手筆。
對于與創(chuàng)鑫激光簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,吳讓大表示:“這些年光纖激光器的競爭非常激烈。我們在這種激烈的競爭環(huán)境中,看到了創(chuàng)鑫激光堅(jiān)定落實(shí)超高功率的發(fā)展戰(zhàn)略,并且取得不錯的成績,產(chǎn)品質(zhì)量也有了很大的提升。而這與奔騰現(xiàn)階段的發(fā)展戰(zhàn)略非常匹配,因此我們選擇創(chuàng)鑫激光成為戰(zhàn)略合作伙伴。”
正如吳總所言,創(chuàng)鑫激光在激烈的競爭環(huán)境下一路披荊斬棘、打破種種質(zhì)疑。創(chuàng)鑫激光很早就意識到市場對于超高功率激光應(yīng)用的需求,但當(dāng)時萬瓦激光應(yīng)用才剛剛露出苗頭,市面上包括切割頭在內(nèi)的各種配套部件發(fā)展十分不完善。在這樣的背景下,創(chuàng)鑫激光面對“有器無頭、不實(shí)用”的質(zhì)疑聲不斷前行,甘當(dāng)業(yè)內(nèi)第一個吃螃蟹的先行者,通過提升激光器功率倒逼上下游配套升級,引領(lǐng)整個行業(yè)前進(jìn),并最終打造了國內(nèi)的超高功率激光生態(tài)。
2021年,創(chuàng)鑫激光推出包含激光器、切割頭、控制系統(tǒng)在內(nèi)的“三合一”系列,親自下場攻克超高功率切割頭難題。2022年,創(chuàng)鑫激光5萬瓦激光器和切割頭同步落地,幫助無錫某不銹鋼廠實(shí)現(xiàn)加工效率革命。
創(chuàng)鑫激光品牌負(fù)責(zé)人曾劍鋒表示:“經(jīng)過多年的摸索,我們認(rèn)定萬瓦激光能夠有效解決客戶最關(guān)注的效率問題,而6萬瓦將幫助客戶建立新的‘代差優(yōu)勢’,在切割質(zhì)量、切割效率和高集成智能化方面為客戶帶來全面升級。我們?nèi)ツ昃蛯?萬瓦激光器交付奔騰激光進(jìn)行工藝測試,去年年底工藝參數(shù)就已經(jīng)出爐。與奔騰建立戰(zhàn)略合作關(guān)系,既是基于雙方戰(zhàn)略目標(biāo)的匹配,也是創(chuàng)鑫激光夯實(shí)超高功率激光器引領(lǐng)者地位的體現(xiàn)。”
6萬瓦的難點(diǎn)和穩(wěn)定性保障
對于全球首臺6萬瓦激光加工設(shè)備,用戶最關(guān)注的應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定性的問題,其中最核心的難點(diǎn)在于激光器和切割頭。
創(chuàng)鑫激光的6萬瓦光纖激光器繼承了全球獨(dú)步的單模塊萬瓦“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(dú)創(chuàng)專利、承載萬瓦泵浦光)”的優(yōu)良基因,具備結(jié)構(gòu)緊湊、高亮度及高可靠性等優(yōu)良特性。
憑借“器件先行”戰(zhàn)略深厚的積累和創(chuàng)新,創(chuàng)鑫激光新一代泵浦光能量密度在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升26%,體積僅為之前的20%,降低了整體復(fù)雜度及體積,并保持了高功率在的小芯徑輸出,保持了優(yōu)異的光束質(zhì)量。此外,創(chuàng)鑫激光采用國內(nèi)獨(dú)家專利的三包層光纖,采用石英、樹脂雙重泵浦光保護(hù),耐受泵浦光和信號光是普通單模雙包層光纖的10倍,大大降低燒纖幾率,確保了小芯徑高能量輸出的穩(wěn)定性。
最終,創(chuàng)鑫激光推出的60kW光纖激光器光束質(zhì)量、器件數(shù)量均與多模塊20kW相當(dāng),體積僅比多模塊20kW略大,可以實(shí)現(xiàn)標(biāo)配150um芯徑,定制100um芯徑,能量密度高達(dá)764MW/cm2,能夠?qū)崿F(xiàn)更快的切割效率。
而在切割頭方面,奔騰激光2年前就開始立項(xiàng)攻關(guān)6萬瓦激光切割頭。經(jīng)過兩年的努力,實(shí)現(xiàn)了在長時間負(fù)載切割的情況下,切割頭依然能保持溫度穩(wěn)定性和溫度梯度穩(wěn)定性,并在密封性、傳感器等方面做了諸多改進(jìn),確保了6萬瓦切割頭能夠用于穩(wěn)定生產(chǎn)。
6萬瓦后,激光應(yīng)用何去何從?
當(dāng)然,吳讓大也沒有回避最尖銳的問題——激光切割機(jī)拼功率什么時候才是盡頭?6萬瓦之后,還會上8萬瓦、10萬瓦切割機(jī)嗎?
對于這一問題,吳總給予了正面回答,他表示:“以目前我們對6萬瓦工藝參數(shù)的理解,我們認(rèn)為激光切割機(jī)發(fā)展到6萬瓦可以告一段落了,因?yàn)槟壳暗?萬瓦激光切割機(jī)已經(jīng)具備完全取代等離子、火焰切割的能力。再去進(jìn)一步提高激光功率,對切割效率和切割能力貢獻(xiàn)已經(jīng)不那么明顯,反而會進(jìn)一步增加用戶的成本,也會進(jìn)一步增加能耗,不利于環(huán)保。因此,我們會在6萬瓦這個階段停一段時間,把更多精力放在尋求工藝突破方面。未來,我們有信心做到在6萬瓦功率不變的層面上,實(shí)現(xiàn)切割效率、切割質(zhì)量的進(jìn)一步提升。”
在切割功率封頂之后,吳讓大認(rèn)為下一步的重心將在開發(fā)針對超厚板的高功率激光焊接方面:“從市場角度來說,厚板焊接和厚板切割其實(shí)是同一個市場,同一類客戶群體,我們介入這一市場難度并不大。而且我們在高功率焊接領(lǐng)域早有布局,并且積累了一定的先發(fā)優(yōu)勢。我相信,在5年之后,電弧焊、氬弧焊等傳統(tǒng)焊接工藝會像現(xiàn)在的等離子切割一樣,慢慢被高功率激光焊接、激光復(fù)合焊接所取代。”
而創(chuàng)鑫激光實(shí)際上也早早開始了高功率之外的多線布局。一方面,創(chuàng)鑫激光針對激光應(yīng)用的“工具化”趨勢,開發(fā)了極具性價(jià)比的標(biāo)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(jìn)千家萬戶;另一方面,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(yīng)商。
正如曾劍鋒所說:一家獨(dú)大無法推動激光事業(yè)的發(fā)展,百花齊放才是產(chǎn)業(yè)發(fā)展主旋律。創(chuàng)鑫激光與奔騰激光的戰(zhàn)略合作,既能以更具性價(jià)比的價(jià)格讓鈑金行業(yè)受益,還會用更好的品質(zhì)、更好的性能、更好的技術(shù),讓整個行業(yè)有全新的選擇,并將全力以赴為新行業(yè)、新客戶提供更高效的解決方案。