Wat als u uw productie-efficiëntie aanzienlijk zou kunnen verhogen met geavanceerde technologie? Dit artikel duikt in lasersnijmachines met een hoog vermogen, vooral die met een vermogen van 10.000+ watt. Ontdek hoe deze machines industriële processen revolutioneren door de snijprecisie te verbeteren en materiaalafval te verminderen. Leer meer over de nieuwste ontwikkelingen, uitdagingen en markttrends op het gebied van krachtige lasertechnologie, zodat u de kennis in huis haalt om weloverwogen beslissingen te nemen voor uw productiebehoeften.
De afgelopen jaren is lasertechnologie steeds belangrijker geworden in de industriële productie. De vooruitgang van de productie-industrie in de richting van high-end, intelligente transformatieprocessen heeft het voor de traditionele verwerkingstechnologie moeilijk gemaakt om te voldoen aan de marktvraag naar hogere efficiëntie en nauwkeurigheid bij de productie van producten.
Lasertechnologie, met zijn hoge efficiëntie, lage verbruik, minimale materiaalvervorming en aanpassingsvermogen aan het te bewerken object, heeft zijn penetratiegraad in alle aspecten van industriële productie verhoogd en is een onmisbaar hulpmiddel geworden in high-end productie.
De laserindustrie heeft de afgelopen jaren een snelle ontwikkeling doorgemaakt, met verbeterde stabiliteit en meer vermogen. Het uitbrengen van fiberlasers en verwerkingsapparatuur met een vermogen van 10.000 watt is een alledaags verschijnsel geworden, waarbij vergelijkbaar nieuws een of twee keer per maand wordt gemeld.
We vragen ons af waarom iedereen 10.000+ watt fiberlasers wil en of een groter vermogen altijd beter is voor fiberlasers. We vragen ons ook af hoe groot de markt voor vezellasers met een hoog vermogen is en welke technische oplossingen beschikbaar zijn.
Om een beter inzicht in de markt te krijgen, hebben we interviews gehouden met representatieve bedrijven in de fiberlaserindustrieketen, waaronder bedrijven die al fiberlasers met een vermogen van 10.000 watt op de markt hebben gebracht, bedrijven die dit van plan zijn en vezellasers met een vermogen van 10.000 watt. laserfabrikanten en downstream fabrikanten van apparatuur. Ons doel was om allesomvattend en objectief te zijn.
Tijdens ons maandenlange onderzoek bezochten we verschillende fiberlaserfabrikanten, fabrikanten van apparatuur, technische experts in de fiberlaserindustrie en marktdeskundigen. Onze bevindingen geven aan dat de huidige staat van krachtige fiberlasers nog een lange weg te gaan heeft.
Opmerking: In dit artikel verwijzen vezellasers met hoog vermogen naar lasers met een vermogen van 10.000+ watt, tenzij anders aangegeven.
De lasersnijden markt domineert onder de vele industriële toepassingen en fiber lasers worden steeds populairder. Met de groeiende vraag naar het verwerken van middelgrote dikke platen worden krachtige lasersnijmachines met duidelijke voordelen de nieuwe marktfavorieten.
Vergeleken met lasersnijmachines met klein en middelgroot vermogen zijn lasersnijmachines met hoog vermogen efficiënter voor het verwerken van platen van dezelfde dikte. De aanzienlijke toename in vermogen heeft ook geleid tot een revolutionaire upgrade van het snijproces, waardoor de verwerkingskosten voor gebruikers dalen en grote problemen zoals "onstabiele productie van dikke koolstofstalen platen" worden opgelost.
In 2017 leidde fabrikanten van laserapparatuur zoals Hans'laser lanceerde 12KW lasersnijapparatuur en behaalde kleinschalige zendingen. In 2018 werden 12KW lasersnijmachines prominent aanwezig op grote tentoonstellingen, en nadat Hans'laser 15KW lasersnijapparatuur lanceerde, volgden andere fabrikanten dit voorbeeld en lanceerden ze hun eigen 15KW producten. In 2019 paste Hans'laser de vermogenslimiet opnieuw aan en lanceerde een 20KW fiberlasersnijmachine voor de eindmarkt.
Vezellasers hebben ook geleidelijk de vermogenslimiet doorbroken, met het hoogste vermogen van 30KW vezellasers nu beschikbaar op de markt. Het vermogen is gestegen van 12KW naar 20KW, 25KW en meer.
Functionele componenten zijn de belangrijkste beperking geworden. Ondanks de snelle ontwikkeling van lasertoepassingen met hoog vermogen, staat de stabiliteit van de functionele componenten de ontwikkeling van lasersnijapparatuur met ultrahoog vermogen in de weg. De groei van het vermogen van de snijkop is achtergebleven bij de groei van het vermogen van de laser en lasersnijmachines.
De belangrijkste onderdelen van de lasersnijkop zijn nozzles, focuslenzen en focustrackingsystemen.
Mondstukken zijn de meest gebruikte verbruiksartikelen in fiber lasersnijmachine Er zijn drie hoofdtypen: parallel, convergent en conisch. De snijkwaliteit hangt nauw samen met de vorm en grootte van het mondstuk.
De focuslens is het belangrijkste onderdeel van de snijkop. De lichtstraal die door de laser wordt uitgezonden, wordt door de lens gefocust om een punt met hoge energiedichtheid te vormen.
Door de toenemende marktvraag naar lasers met een hoog vermogen zijn de brandpuntsdiepte en de brandpuntsafstand van traditionele lenzen beperkt. Het vergroten van de brandpuntsdiepte zal resulteren in een vergroting van de brandpuntspotgrootte, die niet kan voldoen aan de vereisten van laserbewerking in veel gevallen. Als gevolg hiervan is er een groeiende vraag naar scherpstelobjectieven met een grote brandpuntsdiepte en een hoge resolutie.
Zowel de brandpuntsafstand als de focuspositie van de focuslens beïnvloeden de kwaliteit van het lasersnijden. Lenzen met een korte brandpuntsafstand zijn geschikt voor het met hoge snelheid snijden van dunne materialen, terwijl lenzen met een lange brandpuntsafstand geschikt zijn voor het snijden van dikke werkstukken.
Het focus tracking systeem van een lasersnijmachine bestaat meestal uit een focus snijkop en een tracking sensorsysteem. Tijdens de verwerking van de lasersnijmachine voorkomt het trackingsysteem botsingen en ongelijk snijden, verwerkt het afbeeldingen snel en vermindert het het aantal defecte producten.
Er zijn momenteel twee hoofdtypen volgsystemen: een capacitief sensorvolgsysteem, ook wel contactloos volgsysteem genoemd, en een inductief sensorvolgsysteem, ook wel contactvolgsysteem genoemd.
Precitec domineert momenteel de binnenlandse markt voor krachtige snijkoppen. De meeste lasersnijmachines met een vermogen van meer dan 10.000 watt zijn uitgerust met Precitec snijkoppen. In het licht hiervan hebben sommige Chinese laser- en apparatuurfabrikanten zich ingespannen om hun achterstand in te halen en hebben ze hun R&D-investeringen in snijkoppen voor de stabiliteit van hun krachtige laserapparatuur verhoogd. Ze hebben bepaalde resultaten behaald: sommige bedrijven hebben snijkoppen op de markt gebracht die bestand zijn tegen 15kW ultrahoog vermogen en hebben massaproductie bereikt. De technologie voor 30kW snijkoppen heeft ook een doorbraak gemaakt.
Volgens een senior onderzoeker met uitgebreide ervaring in fiberlaseronderzoek is het combineren van meerdere fiberlasers met gemiddeld vermogen een effectieve methode om een grotere fiberlaseroutput te verkrijgen, zoals een fiberlaser van 10.000 watt. De belangrijkste component in dit proces is de vezelcombinator.
Daarom zijn de bundelcombinator, de technologie voor thermisch beheer in de bundelcombinator en de kwaliteit van de uitvoerbundel na de bundelcombinator van cruciaal belang voor hoogwaardige vezellasers met hoog vermogen in de huidige industrie. De meeste nieuwe toepassingen met vezellasers met hoog vermogen vereisen een hoge straalkwaliteit. Deze drie perspectieven kunnen worden vergeleken om de stabiliteit, betrouwbaarheid en technologische vooruitgang van een bepaalde hoogvermogen fiberlaser te bepalen.
Op militair gebied maken vezellasers meestal gebruik van spectrale bundelcombinatie om een hoog vermogen te bereiken, maar op industrieel gebied is er geen technologische innovatie geweest in China en wordt bundelcombinatie nog steeds meestal bereikt door meerdere enkelvoudige vezelmodules te gebruiken. Er worden bijvoorbeeld meerdere modules van 2000 W en 3000 W gebruikt voor bundelcombinatie om een fiberlaser van 10.000 W te verkrijgen.
Het hoge vermogen van de gecombineerde bundel convergeert in de beamer en als de beamer niet in staat is om zo'n hoog vermogen te dragen, zal hij snel doorbranden. De combiner met hoog vermogen wordt meestal geïmporteerd uit het buitenland en slechts enkele binnenlandse fabrikanten kunnen deze produceren. Naast de technische kloof tussen binnenlandse en buitenlandse fiberlasers, worden er ook hogere eisen gesteld aan de high-power fiberlaserproducten die de lasersnijkop ondersteunen.
Als je bijvoorbeeld een fiberlaser gebruikt als lichtbron voor een lasersnijmachine, moet de laser passen bij de snijkop. Er zijn echter maar weinig binnenlandse fabrikanten van krachtige lasersnijkoppen, die een hoge algehele stabiliteit van de apparatuur vereisen en het hoogste niveau van de industrie vertegenwoordigen. Volgens insiders uit de industrie worden binnenlandse snijkoppen voornamelijk gebruikt voor bijpassende snijkoppen met een laag vermogen, terwijl buitenlandse snijkoppen voornamelijk worden gebruikt voor lasers met een hoog vermogen van meer dan 6000W.
Voor lasersnijden met hoog vermogen is de stabiliteit van de snijkop een groot probleem. De moeilijkheden in de snijkop komen vooral tot uiting in de technieken voor lenscoating, het ontwerp van het optische pad, het koelsysteem en de positionering van de motor.
De grootste uitdaging voor krachtige snijkoppen is de lens. Aangezien de laservermogen toeneemt, neemt ook de vermogensdichtheid van de lens toe. Om de stabiliteit van krachtige snijkoppen te garanderen, is de lens het grootste probleem.
Sommige bedrijven hebben deze uitdaging overwonnen door doorbraken in de lenscoatingtechnologie. Momenteel kunnen de snijkoppen op de markt een vermogen van 15 kW stabiel aan.
Na de lens is een andere grote uitdaging het optische ontwerp. De zoommodus van de snijkop met hoog vermogen is voornamelijk zoomen met een collimerende lens, wat verschilt van de traditionele snijkop met laag vermogen die zoom met focuslens gebruikt. Voor krachtige laserkoppen geldt dat als de collimator dichter bij de vezel komt, de vermogensdichtheid toeneemt.
Naast het coatingproces van de lens en het ontwerp van het optische pad zijn ook de koelsystemen en de precisieregeling van de motor van de snijkop uitdagende problemen bij snijkoppen met hoog vermogen. Tijdens plaat snijdenDe toename van het laservermogen brengt meer energie met zich mee en verhoogt de kans op temperatuurstijging in de lens en de snijkop. Koeling moet worden verzekerd door waterkoeling of andere koelmethoden.
Op het gebied van motorbesturing worden feedbackmethoden geïmplementeerd op de motor om de positie via feedback te corrigeren, waardoor een nauwkeurigere positionering en een snellere reactiesnelheid bij het scherpstellen worden gegarandeerd.
Vezellasers met een hoog vermogen worden voornamelijk gebruikt voor lasersnijden en -lassen in de industrie. De overtuiging dat hoe hoger het vermogen, hoe beter is, overheerst bij veel laserbedrijven die we hebben geïnterviewd en die het concept "grensvermogen" hebben geïntroduceerd. Zij geloven dat voor lasersnijtoepassingenEr is een limiet aan het vermogen van het snijproces waarboven de snijkwaliteit en -snelheid niet meer zullen verbeteren. In sommige gevallen kan het kosteneffectiever zijn om over te schakelen op andere lasers, zoals excimer- of CO2-lasers.
Deze bedrijven geloven over het algemeen dat voor de industriële markt, 6 kW kan voldoen aan meer dan 95% van de snijvraag, en fiber lasers met meer dan 6 kW zijn een kleine markt op het snijgebied. De introductie van 12 kW, 20 kW en 30 kW fiberlasersnijapparatuur toont alleen de vraag naar krachtige laserapparatuur in de markt aan, maar dit is een specifieke vraag voor een klein bereik en er is geen behoefte aan grootschalige toepassingen. Daarom worden vezellasers met een hoog vermogen beschouwd als een ontwikkelingsrichting totdat vezellasers door de 10.000 watt heen breken.
Bij de verwerking van speciale materialen die moeilijk te snijden zijn, zijn lasers met een laag vermogen echter traag en is het snijeffect slecht. Materialen met een hoge reflectie vereisen ook een hogere energie om aan de verwerkingsbehoeften te voldoen en daarom worden lasers van 10.000 watt gebruikt. Fabrikanten van laserapparatuur hebben gemeld dat lasers met een hoog vermogen vooral worden gebruikt in de verwerkingsmarkt en dat de vraag van zakelijke klanten in de verwerkingsmarkt meestal uitgaat naar lasers met een vermogen tussen 6.000-8.000 W. De capaciteit van de hele markt is nauw verbonden met de nationale macro-economie.
Roestvrij staal snijden - rendement tot 400%
Snijden van koolstofstaal - hSnijden op hoge snelheid van middelgrote en dunne platen met lucht in plaats van zuurstof
Volgens de bovenstaande figuur wordt het grensvermogen voor het snijden van het blanke oppervlak van koolstofstaal bepaald door de plaatdikte. Als het werkelijke vermogen kleiner is dan het grensvermogen, zal de snijsnelheid toenemen naarmate het vermogen toeneemt. Als het werkelijke vermogen echter groter is dan het grensvermogen, zal de snijsnelheid onveranderd blijven en niet verbeteren, zelfs niet als het vermogen toeneemt. Het snijeffect zal ook niet veranderen.
De meeste laserfabrikanten zien 3000-8000W nog steeds als het belangrijkste concurrentiegebied van de markt, ondanks het feit dat ze de technologie en prototypes van 10.000-watt lasers hebben. Dit is gebaseerd op het beperkte vermogen van industriële verwerking.
Er is echter een ander perspectief: hoe hoger het vermogen, of dit nu momentaan of gemiddeld is, hoe beter de verwerkingscapaciteit van de laser als gereedschap en warmtebron bij laserbewerking. Dit is bewezen door de toepassing van fiberlaserproducten van 15 kW/20 kW in ultrahoog vermogen verwerkings- en warmtebehandelingseffecten, die beter bleken te presteren in vergelijking met fiberlasers van 6000W.
De huidige producten met een capaciteit van 10.000 W kunnen effectief door middelgrote tot dikke platen snijden, zoals die van koolstofstaal, waardoor er geen extra slijpprocessen nodig zijn.
Aangezien de mogelijkheden en output van lasers met hoog vermogen steeds beter worden, zullen gebruikers waarschijnlijk op deze lasers overstappen als de voordelen opwegen tegen de kosten.
De smeltdrempel voor metalen is vastgesteld op een miljoen watt per vierkante centimeter, terwijl de drempel voor het modificeren van metalen oppervlakken 10.000 watt per vierkante centimeter is.
Op basis van deze twee basisgegevens is het waarschijnlijk dat laservermogen met een capaciteit van 100.000 watt of zelfs een miljoen watt in de toekomst steeds gebruikelijker zal worden.
Lasers met hoog vermogen hebben een breed scala aan potentiële toepassingen, waaronder spoorvervoer, lucht- en ruimtevaart, scheepsbouw en militaire toepassingen.
Voor het lassen van schepen zijn lasers met een hoog vermogen zeer geschikt, hoewel ze in China nog niet worden toegepast.
De voordeel van laser technologie is de hoge kwaliteit en efficiëntie, dankzij de kwaliteit van optische vezeltransmissie en de efficiëntie van foto-elektrische conversie. Hoe hoger het vermogen, hoe dieper de verwerking en hoe sneller de lassnelheid.
Deze voor- en nadelen zijn echter onderling afhankelijk. Voor hightechbedrijven vormen investeringen in technologie en product-O&O de eerste kostencategorie, waarvoor investeringen in talent, fondsen en tijd nodig zijn. Sommige kerncomponenten kunnen niet intern worden ingekocht en grondstoffen zoals optische vezels, pompbronnen, combiners, roosters en circuitcontrolesystemen moeten worden aangekocht, wat soms tot 70% van de totale kosten kan uitmaken.
Waarom kiezen ondernemingen dan toch voor lasers met een hoog vermogen, ondanks de hoge investeringskosten? Het antwoord is winst.
Industrie-experts zeggen dat, hoewel de Chinese markt voor laagvermogen wordt gedomineerd door binnenlandse fiberlasermerken, deze producten een rollende overwinning hebben behaald op geïmporteerde producten. Er zijn echter te veel bedrijven die de markt betreden, waardoor de prijzen sterk dalen en er hevige concurrentie en lage winstmarges ontstaan, zoals in de 1000-3000W fiberlasermarkt.
Aan de andere kant is de totale marktvraag naar lasers met een hoger vermogen, zoals 3000-6000W, 10 kW, klein, maar ze bieden mogelijkheden voor gedifferentieerde concurrentie.
De hoge toegevoegde waarde van krachtige laserproducten en de relatief grote winstmarges maken ze tot een nieuwe marktkans voor ondernemingen.
Daarnaast is het aantonen van technische sterkte ook een belangrijke factor. IPG Photonics adverteert bijvoorbeeld publiekelijk dat het op maat gemaakte 500.000-watt volledig vezellasers van industriële kwaliteit kan verkopen, ook al kennen we geen industrieën die deze producten momenteel gebruiken. Het feit dat een bedrijf zulke krachtige lasers kan ontwikkelen, getuigt van zijn R&D-capaciteiten en productkwaliteit en is dus een belangrijk promotiepunt.
Vanuit het perspectief van fabrikanten van apparatuur zeggen industrie-experts dat slechts een paar fabrikanten van 10.000-watt producten aan hun eisen voor kwaliteit en stabiliteit kunnen voldoen. Andere laserleveranciers moeten nog een promotie- en feedbackproces doorlopen.
Naarmate er meer fiberlaserbedrijven op de markt komen, zullen fabrikanten van apparatuur meer keuzemogelijkheden hebben en zal de aankoopprijs natuurlijk stijgen.
Of fiberlasers met een hoger vermogen "beter" zijn, is geen vraag met een eenduidig antwoord. Vooruitgang in technologie, lokalisatie van kerncomponenten, verbetering van ondersteunende apparatuur, de marktvraag en de ontwikkeling van toepassingsgebieden zullen allemaal de groei van fiberlasers en de transformatie en upgrading van de productie aandrijven.
Vezellasers met hoog vermogen hebben nog een lange weg te gaan.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO