激光切割步入10萬(wàn)瓦，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手有何深意？

寒冬破冰凌霜傲，萬(wàn)瓦新潮震九霄！就在世人認(rèn)為萬(wàn)瓦激光步入蟄伏之際，嘉泰激光攜手凱普林、柏楚電子帶來(lái)的新品于昨日震撼亮相。此次發(fā)布會(huì)在江蘇宿遷盛大舉行，我們現(xiàn)場(chǎng)見證了全球首臺(tái)雷霆100kW激光切割設(shè)備的揭幕儀式，也見證了100kW針對(duì)50－200mm厚板“削鐵如泥”的切割速度。

然而，此前業(yè)內(nèi)對(duì)于超高功率激光設(shè)備的實(shí)際效用仍持懷疑態(tài)度，但從去年60kW在半年不到的時(shí)間里供不應(yīng)求、鋼構(gòu)行業(yè)接連復(fù)購(gòu)超高功率激光切割機(jī)等態(tài)勢(shì)可見，超高功率激光設(shè)備對(duì)于金屬切割加工的意義絕非一般。此次雷霆100kW激光切割設(shè)備亮相后，業(yè)內(nèi)也發(fā)出了不少疑問：市場(chǎng)是否真的需要10萬(wàn)瓦？剛剛問世的10萬(wàn)瓦切割機(jī)能否穩(wěn)定？功率攀升的極限在哪，10萬(wàn)瓦的落地又意味著什么？帶著這些問題，筆者在發(fā)布會(huì)現(xiàn)場(chǎng)分別與嘉泰激光總經(jīng)理鄭長(zhǎng)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(jìn)行了深入交流。

市場(chǎng)需求與技術(shù)革新交匯 10萬(wàn)瓦問世

事實(shí)上，對(duì)于追求更高功率激光設(shè)備的質(zhì)疑一直存在，6kW普及時(shí)有，60kW問世后更甚。但其始終逃不過(guò)一條定律，那就是量變帶來(lái)質(zhì)變。功率越高，所能挖掘的應(yīng)用層面更廣，也能推動(dòng)更多新型技術(shù)的誕生。

從替代傳統(tǒng)加工設(shè)備的角度去看，超高功率激光設(shè)備的演進(jìn)一直侵蝕著等離子和火焰切割工藝的地盤。自3－5萬(wàn)瓦實(shí)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(shè)備就已踏入局部替代等離子／火焰切割工藝的時(shí)期；隨后誕生的6萬(wàn)瓦、8萬(wàn)瓦，更是全面覆蓋厚板領(lǐng)域的需求，實(shí)現(xiàn)對(duì)等離子切割的完全替代?，F(xiàn)如今，10萬(wàn)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(jì)元。未來(lái)，隨著功率的持續(xù)提升，激光切割或?qū)⒂瓉?lái)新的拐點(diǎn)。

而在鄭長(zhǎng)和先生看來(lái)，為什么激光功率會(huì)越做越大？那是因?yàn)槭袌?chǎng)有需求，在面對(duì)更為復(fù)雜、更多元的切割應(yīng)用場(chǎng)景時(shí)，超高功率激光設(shè)備均能勝任，可以高效服務(wù)于船舶制造、建筑鋼構(gòu)、機(jī)械加工、能源電力等制造業(yè)切割領(lǐng)域，實(shí)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(jìn)行加工時(shí)，常常面臨諸多難題，而在近兩年卻被激光切割逐步替代，說(shuō)明鋼構(gòu)行業(yè)對(duì)于激光切割所能帶來(lái)的高效性和高質(zhì)量性有著極大需求，同時(shí)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(shè)備空氣切割50mm不銹鋼板

因此可以說(shuō)，10萬(wàn)瓦的問世，無(wú)疑與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)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(jìn)一步撬動(dòng)特厚板生產(chǎn)廠家對(duì)產(chǎn)線設(shè)備及工藝進(jìn)行全面更換。

雷霆100kW激光設(shè)備空氣切割80mm不銹鋼板

通過(guò)應(yīng)用工藝測(cè)試，10萬(wàn)瓦空氣切割50mm不銹鋼能夠輕松達(dá)到4．2m／min的速度，有著加工速度僅達(dá)0．26m／min的300A等離子切割無(wú)法匹敵的優(yōu)勢(shì)。而對(duì)比加工速度達(dá)到2．2m／min的6萬(wàn)瓦激光切割設(shè)備，也是實(shí)現(xiàn)了效率翻番。此外，10萬(wàn)瓦空氣切割80mm不銹鋼的速度能達(dá)到1．8m／min、空氣切割100mm不銹鋼的速度能達(dá)到1m／min、氧氣切割200m碳鋼的速度能達(dá)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(wàn)瓦激光切割對(duì)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(fèi)用大大降低。

雷霆100kW激光設(shè)備氧氣切割200mm碳鋼板

強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手 推動(dòng)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(jī)，不得不提到國(guó)產(chǎn)超高功率的核心代表企業(yè)——?jiǎng)P普林光電。從2007 年國(guó)產(chǎn)光纖激光器開始嶄露頭角之時(shí)，凱普林便與其結(jié)緣，面對(duì)國(guó)外高昂的泵源價(jià)格，他們敏銳的察覺了泵浦源國(guó)產(chǎn)化的機(jī)遇，率先向市場(chǎng)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(guó)產(chǎn)千瓦級(jí)激光器在切割、焊接等領(lǐng)域向進(jìn)口產(chǎn)品發(fā)起挑戰(zhàn)。

當(dāng)時(shí)間來(lái)到2017年，國(guó)內(nèi)光纖激光器市場(chǎng)進(jìn)入應(yīng)用場(chǎng)景不斷擴(kuò)充、進(jìn)口替代持續(xù)深化的快速增長(zhǎng)期。為把握市場(chǎng)發(fā)展的新機(jī)遇，凱音林基于十余年半導(dǎo)體激光器的經(jīng)驗(yàn)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(chǎng)推出了1500W光纖激光器以及1000W高功率半導(dǎo)體激光器系統(tǒng)。隨后在2019年萬(wàn)瓦光纖激光器起勢(shì)之時(shí)，凱普林也推出了自己的高功率產(chǎn)品，并不斷敦實(shí)低功率產(chǎn)品技術(shù)。彼時(shí)，國(guó)產(chǎn)萬(wàn)瓦激光器在工業(yè)市場(chǎng)得到應(yīng)用，國(guó)產(chǎn) 3000W 以下激光器已經(jīng)能夠跟進(jìn)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(yīng)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(chǎng)，并且同年成立了閃電系列的研發(fā)計(jì)劃。經(jīng)過(guò)一年的時(shí)間將研發(fā)成果付諸于實(shí)戰(zhàn)、反復(fù)測(cè)試后，凱普林于2022 年正式向市場(chǎng)推出閃電系列光纖激光器，這種顛覆式的體積減小對(duì)下游影響巨大，直接改變了手持激光焊的市場(chǎng)格局，同時(shí)也給針對(duì)激光切割機(jī)出口的企業(yè)帶來(lái)重大利好。與此同時(shí)凱普林仍不遺余力地將此技術(shù)不斷迭代升級(jí)，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(duì)于此次與凱普林光電、柏楚電子的合作，鄭長(zhǎng)和先生表示：“我們看到了凱普林不斷精進(jìn)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(shí)代的意義，標(biāo)志著激光切割技術(shù)迎來(lái)了新的巔峰。將全球首臺(tái)100kW激光切割設(shè)備命名為雷霆，也寓意著10萬(wàn)瓦的問世將為行業(yè)注入一股強(qiáng)勁的力量，以雷霆撼動(dòng)市場(chǎng)?！?/p>

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(guò)5萬(wàn)臺(tái)，而雷霆系列2萬(wàn)瓦－4萬(wàn)瓦已經(jīng)成為出貨主力，6萬(wàn)瓦實(shí)現(xiàn)了批量出貨，8萬(wàn)瓦更是開啟個(gè)性化定制。如今，在嘉泰激光和柏楚電子的鼎立支持下，未來(lái)雷霆10萬(wàn)瓦光纖激光器也將迎來(lái)高光時(shí)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?yàn)榻K端客戶創(chuàng)造了更多價(jià)值。隨著萬(wàn)瓦激光技術(shù)的崛起，嘉泰激光作為高端制造國(guó)產(chǎn)化集成商的佼佼者，在萬(wàn)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(gè)行業(yè)開拓了激光器應(yīng)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(lái)了革命性的進(jìn)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(yīng)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(jià)值。我們堅(jiān)信，此次發(fā)布將使激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域邁入10萬(wàn)瓦量級(jí)，引領(lǐng)行業(yè)邁向更高峰，為整個(gè)行業(yè)注入更多動(dòng)力。”

如何攻克10萬(wàn)瓦激光難題 確保穩(wěn)定性？

對(duì)于10萬(wàn)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。10萬(wàn)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(shí)輸出功率相比于6萬(wàn)瓦增加將近一倍，也對(duì)各種輸出頭、輸氣以及光模塊方面也帶來(lái)了更多的考驗(yàn)。

而凱普林便早已對(duì)雷霆10萬(wàn)瓦激光器進(jìn)行了較長(zhǎng)時(shí)間的工藝測(cè)試，測(cè)試范圍首先針對(duì)工藝上常用的20～60mm中厚板，對(duì)碳鋼、不銹鋼進(jìn)行空氣切割、氧氣切割、負(fù)焦切割等充分測(cè)試，同時(shí)也針對(duì)200mm碳鋼和不銹鋼進(jìn)行加工測(cè)試。數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論是中厚板還是特厚板，10萬(wàn)瓦激光均能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工。

之所以凱普林能做到10萬(wàn)瓦激光器的穩(wěn)定出光，首先是其做到了高集成的特點(diǎn)，通過(guò)最新的CTC 芯片一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)，整體空間省去從芯片到泵浦模塊整個(gè)結(jié)構(gòu)以及后續(xù)裝配環(huán)節(jié)，同時(shí)延續(xù)閃電系列的小型化、輕量化設(shè)計(jì)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(xué)平臺(tái)、功率合束技術(shù)以及超高功率輸出技術(shù)實(shí)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(guò)自主研發(fā)的極簡(jiǎn)光腔設(shè)計(jì)方案，加之飛秒刻?hào)拧?特種光纖設(shè)計(jì)等核心技術(shù)，提供12－60kW高亮度激光解決方案；同時(shí)面對(duì)高功率應(yīng)用場(chǎng)景的痛點(diǎn)需求，通過(guò)自主研發(fā)的光纖設(shè)計(jì)、飛秒刻?hào)?、主被?dòng)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(lái)的非線性問題，創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)20kW－100m、40kW－50m等行業(yè)超長(zhǎng)鎧纜。

10萬(wàn)瓦造行業(yè)拐點(diǎn) 激光加工應(yīng)如何應(yīng)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(wú)極限？趙巨云先生也給出了非常全面的解答：

10萬(wàn)瓦激光切割設(shè)備的落地意味著更高功率的激光器問世是未來(lái)板上釘釘?shù)氖聦?shí)，10萬(wàn)瓦絕不是光纖激光器的終點(diǎn)。隨著激光功率的不斷提升，相應(yīng)的加工工藝也會(huì)得到優(yōu)化和改善，在應(yīng)用層面也會(huì)帶來(lái)更大的優(yōu)勢(shì)。

當(dāng)然，功率不斷提升的過(guò)程中，我們?nèi)孕杳鎸?duì)諸如供電、供氣等方面的挑戰(zhàn)。以本次發(fā)布的10萬(wàn)瓦激光為例，其對(duì)整機(jī)的制冷和供電要求已達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)提升確實(shí)會(huì)面臨一些限制，從而影響實(shí)際加工應(yīng)用。然而，對(duì)于大型加工中心或板材加工集散而言，對(duì)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(huì)被克服。凱普林也不會(huì)盲目地去堆積功率，后續(xù)我們還將進(jìn)一步優(yōu)化10萬(wàn)瓦激光器的能耗、亮度、鎧纜長(zhǎng)度等參數(shù)，以帶來(lái)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(fù)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(zhǎng)提供充足的動(dòng)力和空間。

小結(jié)

面向未來(lái)不斷擴(kuò)大的高端激光切割設(shè)備的旺盛需求，任何企業(yè)都難以通過(guò)單打獨(dú)斗在市場(chǎng)暢行無(wú)阻，推動(dòng)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(guò)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，必將進(jìn)一步加速激光切割設(shè)備的國(guó)產(chǎn)替代。未來(lái)，凱普林也將繼續(xù)攜手嘉泰激光、柏楚電子推進(jìn)激光切割技術(shù)的跨越式進(jìn)步，共同開啟數(shù)智工業(yè)制造的新篇章。

審核編輯 黃宇