Mengapa pemotongan laser merevolusi industri pembuatan kapal? Ketika pembuat kapal menghadapi persaingan pasar yang ketat dan tuntutan kualitas yang meningkat, teknologi pemotongan laser menawarkan solusi dengan efisiensi tinggi, presisi, dan manfaat lingkungan. Artikel ini membahas bagaimana pemotongan laser mengubah pembuatan kapal dengan mengurangi biaya, meningkatkan kualitas produksi, dan memungkinkan konstruksi yang lebih presisi dan cepat. Pelajari bagaimana teknologi ini menetapkan standar baru dalam industri ini dan kemajuan apa yang akan terjadi di masa depan.
Industri pembuatan kapal adalah pemain penting dalam pengelasan dan pemotongan logam, dengan proses utamanya adalah pemotongan dan pengelasan. Selama beberapa tahun terakhir, industri ini telah mengalami ekspansi yang cepat diikuti dengan kontraksi yang tiba-tiba.
Menurut Asosiasi Industri Perkapalan, penyesuaian pasar telah menghasilkan beberapa perkembangan baru dalam industri ini. Meskipun agregat ekonomi keseluruhan industri galangan kapal tetap tidak berubah, keuntungan telah menurun sampai batas tertentu, tetapi pesanan ekspor telah meningkat karena pesanan secara keseluruhan menurun.
Selain itu, konsentrasi industri galangan kapal semakin meningkat, dengan sepuluh perusahaan teratas sekarang menguasai lebih dari 53,4% pasar di Cina. Dengan persaingan pasar yang ketat, penurunan laba, dan peningkatan persyaratan kualitas, industri galangan kapal telah menempatkan penekanan yang lebih besar pada kualitas manufaktur.
Pemotongan laser, sebagai teknologi yang efisien, ramah lingkungan, berkualitas tinggi, dan presisi tinggi, menjadi semakin penting dalam mendorong pengembangan dan optimalisasi industri galangan kapal. Teknologi ini memainkan peran penting dalam mengurangi berat, memproduksi ulang, mengurangi biaya, mengurangi jam kerja, menghemat energi, dan melindungi lingkungan dalam industri pembuatan kapal.
Selain itu, sistem proses pemotongan laser adalah metode yang ideal untuk menyiapkan pelat depan kapal, selaras dengan tren struktur kapal berskala besar saat ini, manufaktur presisi, dan konstruksi yang efisien.
Pemotongan laser adalah teknik pemotongan termal yang umum. Teknik ini bekerja dengan menggunakan laser untuk menghasilkan sinar laser dengan kepadatan tinggi, yang kemudian difokuskan oleh sekelompok lensa laser ke benda kerja. Sinar tersebut berulang kali memanaskan material benda kerja, menyebabkannya meleleh dengan cepat, menguap, dan membentuk lubang.
Sewaktu pemotongan berlangsung, aliran udara berkecepatan tinggi yang koaksial dengan sinar cahaya menghilangkan limbah cair dari sayatan, menyelesaikan pemotongan dan pemisahan benda kerja.
Prinsip pemotongan laser
Kualitas Pemotongan yang Baik:
Pemotongan laser menawarkan kualitas pemotongan yang sangat baik dengan titik laser yang kecil dan kepadatan energi yang tinggi, sehingga menghasilkan kecepatan pemotongan yang cepat dan sayatan yang sempit dan rata. Permukaan yang dipotong halus dan menarik, dengan kekasaran permukaan hanya beberapa puluh mikrometer. Akurasi dimensi bagian yang dipotong bisa mencapai ± 0,05mm.
Benda kerja mengalami deformasi minimal dan memiliki zona kecil yang terpengaruh oleh panas, sehingga sangat mudah beradaptasi dan fleksibel. Hal ini memungkinkan pemotongan laser digunakan sebagai langkah pemrosesan akhir, sehingga meniadakan perlunya pemrosesan sekunder dan mengurangi biaya pemrosesan.
Efisiensi Pemotongan Tinggi:
Pemotongan laser sangat efisien karena karakteristik optik dan transmisinya, yang dapat dilakukan pada mesin pemotongan laser dengan beberapa tabel operasi kontrol numerik. Selain itu, pemotongan berbagai bentuk dan bagian dapat dilakukan dengan memodifikasi program NC, termasuk pemotongan 2D dan 3D.
Mengurangi Biaya Alat:
Pemotongan laser berbeda dengan metode pemotongan tradisional karena obor pemotongan tidak bersentuhan dengan benda kerja, sehingga tidak perlu mengganti pahat dan mengurangi keausan pahat. Laser dapat disesuaikan untuk memotong berbagai ketebalan atau bentuk komponen hanya dengan mengubah parameter output laser.
Hijau dan Ramah Lingkungan:
Pemotongan laser adalah metode pemrosesan yang ramah lingkungan dan ramah lingkungan dengan kebisingan, getaran, dan tanpa polusi yang rendah. Ini juga merupakan proses berdampak rendah yang tidak menghasilkan limbah.
Pemotongan Cepat Berbagai Bahan:
Pemotongan laser dapat dilakukan pada berbagai macam bahan, termasuk logam, non-logam, bahan komposit, dan kayu. Kecepatan potongnya cepat, dengan laser 4000W memotong baja karbon rendah setebal 12mm dengan kemiringan 30° pada kecepatan 2200mm per menit. Laser 6000W dapat memotong baja tahan karat setebal 8mm dengan kemiringan 22,5° pada kecepatan 1500mm per menit.
(1) Karakteristik Pemotongan Kapal
Industri pembuatan kapal menuntut presisi tinggi dalam segmentasi lambung dan akurasi pemindahan, dan jarak pemindahan rangka harus dijaga dalam 1mm. Di masa lalu, plasma biasanya digunakan untuk memotong rusuk oleh perusahaan pembuat kapal, yang memerlukan pemangkasan manual selama perakitan di lapangan karena tunjangan pemangkasan yang ditetapkan pada rusuk untuk memastikan celah perakitan. Kualitas pemotongan yang buruk akan mengakibatkan peningkatan sisa oksida dalam slot pemotongan, yang menyebabkan peningkatan beban kerja perakitan dan siklus perakitan yang berkepanjangan, yang mempengaruhi seluruh siklus konstruksi tersegmentasi.
Namun, penggunaan mesin pemotongan laser untuk menghilangkan margin perakitan mengurangi kebutuhan pemangkasan di tempat dan meminimalkan pemborosan tenaga kerja dan material. Hal ini mengarah pada perakitan struktur yang lebih cepat dan kualitas perakitan yang lebih baik.
(2) Keuntungan Teknologi Pemotongan Laser dalam Pembuatan Kapal
Dalam beberapa tahun terakhir, pembuatan kapal yang presisi dan cepat telah menjadi tren utama dalam industri pembuatan kapal, dan teknologi pemotongan laser telah berkembang pesat, menyumbang lebih dari 70% dari seluruh pemrosesan laser industri. Industri pembuatan kapal terutama menggunakan pelat baja sebagai bahan baku utama, dan pelat pemotongan laser dapat menggantikan beberapa metode pemotongan mati yang membutuhkan cetakan besar yang rumit, sehingga secara signifikan mengurangi siklus produksi dan biaya.
Saat ini, metode pemotongan bagian pelat lambung dalam industri pembuatan kapal terutama melibatkan pemotongan api, pemotongan plasma, pemrosesan geser, dan pemotongan laser. Namun, metode pemotongan lainnya memiliki beberapa kelemahan dibandingkan dengan pemotongan laser. Misalnya, api dan pemotongan plasma memiliki celah yang lebar, akurasi pemotongan yang rendah, menghasilkan gas berbahaya, dan menyebabkan pencemaran lingkungan yang signifikan.
Dalam pemotongan kapal, pemotongan laser memiliki keunggulan akurasi tinggi, deformasi termal minimal, mengurangi pemrosesan sekunder (seperti penggilingan, pengeborandll.), pemindahan dan penggerindaan, khususnya untuk lingkaran kecil, lubang kecil, dan permukaan yang melengkung. Mesin ini dapat sepenuhnya memenuhi persyaratan akurasi transfer penampang lambung dan mengontrol jarak bebas perakitan rangka dalam 1mm, tetapi kecepatan potong praktis untuk baja lebih lambat dibandingkan dengan pemotongan plasma.
Gambar tersebut menunjukkan hubungan antara kecepatan potong dan ketebalan pemotongan baja karbon rendah dengan metode pemotongan yang berbeda dan efek pemotongan baja karbon rendah dengan metode pemotongan yang berbeda.
Hubungan antara kecepatan potong dan ketebalan pemotongan baja karbon rendah dalam mode pemotongan yang berbeda
Efek pemotongan baja karbon rendah dengan metode pemotongan yang berbeda
Dalam pembuatan kapal, pemotongan laser digunakan untuk memastikan celah perakitan dengan menetapkan margin pemotongan pada rusuk, yang mencegah pemotongan plasma. Namun demikian, pemangkasan manual menyebabkan kualitas pemotongan yang tidak merata.
Dengan menggunakan pemotongan laser, kualitas potongan ditingkatkan, menghasilkan vertikalitas yang baik pada permukaan potongan, tidak ada sampah, lapisan oksida yang tipis, dan permukaan yang halus. Hal ini meniadakan perlunya pemrosesan sekunder dan memungkinkan pengelasan langsung.
Selain itu, pemotongan laser meminimalkan deformasi termal, memastikan akurasi tinggi dalam pemotongan kurva. Hal ini mengurangi jam kerja koordinasi dan memungkinkan pemotongan pelat kapal berkekuatan tinggi tanpa hambatan, mengurangi beban kerja perakitan, waktu siklus, biaya material dan tenaga kerja.
Penyimpangan celah struktural pada kapal
(3) Status Penerapan Teknologi Pemotongan Laser dalam Pembuatan Kapal
Saat ini, emisi CO2 Teknologi pemotongan laser adalah teknologi manufaktur dan pemrosesan yang paling banyak digunakan secara global dalam industri pembuatan kapal.
Namun, kecepatan potong dari mesin pemotong 5-6kW CO2 laser lebih rendah dibandingkan dengan plasma dan gagal memenuhi persyaratan kecepatan dan efisiensi industri pembuatan kapal saat ini. Selain itu, biaya perawatan peralatan dan mesin yang tinggi, serta tingkat pengembalian yang rendah, menyulitkan industri galangan kapal untuk memenuhi kebutuhannya.
Terlepas dari keterbatasannya dalam aplikasi pembuatan kapal, teknologi pemotongan laser telah diadopsi secara bertahap di lapangan.
Selain itu, terdapat kemajuan baru dalam teknologi pemotongan dan pemrosesan terkait.
Efek dari 4 kW CO2 pemotongan laser
Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa galangan kapal domestik dengan kemampuan yang kuat, seperti Pangkalan Pembuatan Kapal Jiangnan Changxing, telah memperkenalkan "CO2 mesin pemotong laser" kepada dunia.
Namun, aplikasi teknologi mesin pemotongan laser lebih optimis hanya di Jepang. Keberhasilan atau kegagalannya memberikan pengalaman berharga bagi industri galangan kapal domestik.
Dengan pertumbuhan manufaktur dalam negeri, laser serat juga mengalami perkembangan pesat. Daya laser serat yang tinggi, dikombinasikan dengan kualitas sinar yang sangat baik, efisiensi konversi elektro-optik yang tinggi, ukuran yang ringkas, dan kemampuan untuk ditransmisikan melalui serat optik, memberikan fleksibilitas kerja yang lebih besar dan hampir bebas perawatan dengan keandalan yang tinggi. Hal ini telah menantang teknologi tradisional CO2 teknologi pemotongan laser.
Karena efektivitas pemotongan laser serat pada pelat tebal terus meningkat, banyak produsen peralatan pemotongan dalam negeri telah memasuki atau bersiap memasuki pasar laser serat.
Universitas, institusi, dan para cendekiawan juga mempelajari efek pemotongan laser serat. Contohnya, Jae Sung Shin telah menggunakan laser serat 6kW untuk menguji performa pemotongan laser serat berkecepatan tinggi pada pelat baja tahan karat. Kecepatan pemotongan maksimum yang dicapai adalah 72mm per menit, dan penelitian menunjukkan bahwa laser serat mampu memotong pelat baja tahan karat setebal 60mm dengan bentuk potongan dan lebar celah yang sangat baik.
Kecepatan potong untuk memotong stainless setebal 60mm pelat baja
Antti Salminen menggunakan laser serat 5kW untuk melakukan pemotongan laser dengan bantuan gas inert pada pelat baja tahan karat 10mm dan 4mm pelat aluminium. Studi ini menyelidiki efek dari kekuatan laserkecepatan potong, posisi fokus, dan tekanan gas bantu pada performa dan kualitas pemotongan.
Kecepatan pemotongan maksimum ditentukan pada daya laser yang berbeda-beda, dan kombinasi berbagai parameter pemotongan dipelajari untuk mengoptimalkan performa pemotongan dan mencapai pemotongan berkualitas tinggi.
Untuk parameter daya laser yang ditetapkan pada 4kW dan kecepatan pemotongan 1m per menit, gambar menunjukkan efek pemotongan pada pelat baja tahan karat setebal 10mm dengan nitrogen 2MPa.
Pelat baja tahan karat setebal 10mm dengan daya laser 4kw, kecepatan potong lm / menit, dan nitrogen 2MPa
Daya output laser serat pada pelat baja tahan karat setebal 10mm dengan daya laser 4kW, kecepatan potong 1m/menit, dan tekanan nitrogen 2MPa telah mencapai 50kW. Saat ini, fokus pengembangan masih pada laser 1-4kW, dengan laser 10kW yang sedang dikembangkan berdasarkan hal ini.
Teknologi laser telah diindustrialisasi dan telah memecahkan masalah pemotongan dan masalah pengelasan di bidang pembuatan kapal, kedirgantaraan, dan manufaktur mobil.
Industri pembuatan kapal telah sepenuhnya memanfaatkan teknologi pemotongan laser, menggabungkannya dengan robot untuk membentuk sistem pemotongan robot. Sejak tahun 2000, perusahaan robot seperti KUKA di Jerman, ABB di Swiss, dan FANUC di Jepang telah mengembangkan berbagai robot laser dan robot pemotong laser.
Integrasi teknologi robotika dan laser adalah tren utama saat ini dalam industri pembuatan kapal dan seluruh industri manufaktur.
Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, teknologi pemotongan laser memiliki keunggulan yang signifikan dalam hal kualitas dan telah diadopsi secara luas dalam industri seperti otomotif, lembaran logamdan mesin.
Saat ini, perusahaan galangan kapal besar seperti Jiangnan Shipyard dan Wuhan Shipyard menggunakan pemotongan laser untuk memproses pelat kapal.
Namun, secara obyektif, pemotongan laser belum mendominasi industri galangan kapal dalam negeri karena beberapa alasan berikut:
Menurut kondisi industri saat ini, teknologi pemotongan laser diperkirakan akan digunakan secara luas dalam pembuatan kapal karena penurunan harga laser dan peningkatan tingkat kecerdasan. Berikut ini adalah alasan utama untuk ini:
(1) Efektivitas biaya
Pengurangan biaya adalah masalah krusial dalam industri pembuatan kapal. Saat ini, proses tradisional melibatkan beberapa langkah, termasuk pemasukan papan, pemotongan api atau plasma, deburring buatan, alur buatan atau alur bukaan mesin pemangkas, dan rocker, bor, dll. Proses ini rumit dan mahal. Namun, jika pemotongan laser digunakan sebagai gantinya, prosesnya dapat disederhanakan menjadi entri papan dan pemotongan laser, yang secara signifikan mengurangi waktu, tenaga kerja, dan biaya lokasi.
(2) Fleksibilitas dan kecerdasan peralatan laser
Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi kemajuan yang signifikan dalam tingkat kecerdasan peralatan rumah tangga. Peralatan berbasis CNC dan robot memiliki berbagai teknologi modular dan cerdas. Sebagai contoh, lini produksi cerdas Nantong COSCO Kawasaki dapat beradaptasi dengan sistem manufaktur yang kompleks. Kemampuan beradaptasi ini sangat penting untuk manufaktur tersegmentasi, operasi luar ruangan, dan lingkungan produksi yang kompleks di industri pembuatan kapal.
Proses memainkan peran penting dalam menentukan efektivitas peralatan. Oleh karena itu, personel teknis harus memantau dan mengontrol proses pemotongan mekanis secara real-time untuk mengumpulkan dan menganalisis informasi proses. Integrasi berbagai bidang energi dan proses dapat menyederhanakan proses pemotongan, meningkatkan efek pemotongan laser, mengurangi masa konstruksi dan biaya.
(3) Mengurangi biaya peralatan dan pemeliharaan
Perkembangan pesat teknologi manufaktur laser serat daya tinggi dan teknologi manufaktur laser semikonduktor serta peningkatan teknologi pemrosesan yang sesuai, telah menghasilkan karakteristik pemotongan yang sangat efisien, hemat energi, dan presisi. Hal ini memenuhi permintaan pasar dan arah perkembangan teknologi manufaktur laser saat ini.
Laser serat dan laser semikonduktor harus diindustrialisasi dan dikomersialkan, dan peralatan serta teknologi kontrol yang sesuai harus dikembangkan dan ditingkatkan. Kemajuan peralatan semakin meningkatkan integrasi dan fleksibilitas peralatan.
Untuk persyaratan khusus mesin pemotong untuk pekerjaan pelat buritan kapal dan keragaman bentuk struktur lambung kapal, diperlukan desain optimasi multi-degree-of-freedom dari kepala pemotongan laser, pengembangan metode kontrol rotasi, dan sistem kontrol. Perhatian juga harus diberikan pada penelitian aplikasi robot dan sistem deteksi visi mesin di bidang laser untuk mencapai pemantauan jalur pemotongan, pemotongan presisi tinggi, dan operasi otomatis tanpa awak untuk meningkatkan kualitas dan efisiensi operasi.
Kontrol kualitas pemotongan yang efektif dapat mengurangi biaya produksi dan risiko keselamatan.
Sebagai pendiri MachineMFG, saya telah mendedikasikan lebih dari satu dekade karier saya untuk industri pengerjaan logam. Pengalaman saya yang luas telah memungkinkan saya untuk menjadi ahli di bidang fabrikasi lembaran logam, permesinan, teknik mesin, dan peralatan mesin untuk logam. Saya terus berpikir, membaca, dan menulis tentang subjek-subjek ini, terus berusaha untuk tetap menjadi yang terdepan di bidang saya. Biarkan pengetahuan dan keahlian saya menjadi aset bagi bisnis Anda.
ID 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
RU 
KO 
TR