激光切割步入10萬瓦，強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手有何深意？

寒冬破冰凌霜傲，萬瓦新潮震九霄！就在世人認(rèn)為萬瓦激光步入蟄伏之際，嘉泰激光攜手凱普林、柏楚電子帶來的新品于昨日震撼亮相。此次發(fā)布會在江蘇宿遷盛大舉行，我們現(xiàn)場見證了全球首臺雷霆100kW激光切割設(shè)備的揭幕儀式，也見證了100kW針對50－200mm厚板“削鐵如泥”的切割速度。

然而，此前業(yè)內(nèi)對于超高功率激光設(shè)備的實際效用仍持懷疑態(tài)度，但從去年60kW在半年不到的時間里供不應(yīng)求、鋼構(gòu)行業(yè)接連復(fù)購超高功率激光切割機(jī)等態(tài)勢可見，超高功率激光設(shè)備對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：市場是否真的需要10萬瓦？剛剛問世的10萬瓦切割機(jī)能否穩(wěn)定？功率攀升的極限在哪，10萬瓦的落地又意味著什么？帶著這些問題，筆者在發(fā)布會現(xiàn)場分別與嘉泰激光總經(jīng)理鄭長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。

市場需求與技術(shù)革新交匯 10萬瓦問世

事實上，對于追求更高功率激光設(shè)備的質(zhì)疑一直存在，6kW普及時有，60kW問世后更甚。但其始終逃不過一條定律，那就是量變帶來質(zhì)變。功率越高，所能挖掘的應(yīng)用層面更廣，也能推動更多新型技術(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3－5萬瓦實現(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／火焰切割工藝的時期；隨后誕生的6萬瓦、8萬瓦，更是全面覆蓋厚板領(lǐng)域的需求，實現(xiàn)對等離子切割的完全替代?，F(xiàn)如今，10萬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，隨著功率的持續(xù)提升，激光切割或?qū)⒂瓉硇碌墓拯c。

而在鄭長和先生看來，為什么激光功率會越做越大？那是因為市場有需求，在面對更為復(fù)雜、更多元的切割應(yīng)用場景時，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，常常面臨諸多難題，而在近兩年卻被激光切割逐步替代，說明鋼構(gòu)行業(yè)對于激光切割所能帶來的高效性和高質(zhì)量性有著極大需求，同時也從側(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，10萬瓦的問世，無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)一步撬動特厚板生產(chǎn)廠家對產(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

通過應(yīng)用工藝測試，10萬瓦空氣切割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等離子切割無法匹敵的優(yōu)勢。而對比加工速度達(dá)到2．2m／min的6萬瓦激光切割設(shè)備，也是實現(xiàn)了效率翻番。此外，10萬瓦空氣切割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，10萬瓦激光切割對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)，不得不提到國產(chǎn)超高功率的核心代表企業(yè)——凱普林光電。從2007 年國產(chǎn)光纖激光器開始嶄露頭角之時，凱普林便與其結(jié)緣，面對國外高昂的泵源價格，他們敏銳的察覺了泵浦源國產(chǎn)化的機(jī)遇，率先向市場推出了10W泵浦源，隨后又在2014年推出200W泵浦源，有力支撐了國產(chǎn)千瓦級激光器在切割、焊接等領(lǐng)域向進(jìn)口產(chǎn)品發(fā)起挑戰(zhàn)。

當(dāng)時間來到2017年，國內(nèi)光纖激光器市場進(jìn)入應(yīng)用場景不斷擴(kuò)充、進(jìn)口替代持續(xù)深化的快速增長期。為把握市場發(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年萬瓦光纖激光器起勢之時，凱普林也推出了自己的高功率產(chǎn)品，并不斷敦實低功率產(chǎn)品技術(shù)。彼時，國產(chǎn)萬瓦激光器在工業(yè)市場得到應(yīng)用，國產(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，并且同年成立了閃電系列的研發(fā)計劃。經(jīng)過一年的時間將研發(fā)成果付諸于實戰(zhàn)、反復(fù)測試后，凱普林于2022 年正式向市場推出閃電系列光纖激光器，這種顛覆式的體積減小對下游影響巨大，直接改變了手持激光焊的市場格局，同時也給針對激光切割機(jī)出口的企業(yè)帶來重大利好。與此同時凱普林仍不遺余力地將此技術(shù)不斷迭代升級，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

對于此次與凱普林光電、柏楚電子的合作，鄭長和先生表示：“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代的意義，標(biāo)志著激光切割技術(shù)迎來了新的巔峰。將全球首臺100kW激光切割設(shè)備命名為雷霆，也寓意著10萬瓦的問世將為行業(yè)注入一股強(qiáng)勁的力量，以雷霆撼動市場。”

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5萬臺，而雷霆系列2萬瓦－4萬瓦已經(jīng)成為出貨主力，6萬瓦實現(xiàn)了批量出貨，8萬瓦更是開啟個性化定制。如今，在嘉泰激光和柏楚電子的鼎立支持下，未來雷霆10萬瓦光纖激光器也將迎來高光時刻。

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)域為終端客戶創(chuàng)造了更多價值。隨著萬瓦激光技術(shù)的崛起，嘉泰激光作為高端制造國產(chǎn)化集成商的佼佼者，在萬瓦以上工業(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)域賦予了更多價值。我們堅信，此次發(fā)布將使激光器在工業(yè)加工領(lǐng)域邁入10萬瓦量級，引領(lǐng)行業(yè)邁向更高峰，為整個行業(yè)注入更多動力。”

如何攻克10萬瓦激光難題 確保穩(wěn)定性？

對于10萬瓦激光加工設(shè)備，用戶最關(guān)注的應(yīng)當(dāng)是穩(wěn)定性的問題。其中最核心的難點在于激光器。10萬瓦激光器要做到穩(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，同時輸出功率相比于6萬瓦增加將近一倍，也對各種輸出頭、輸氣以及光模塊方面也帶來了更多的考驗。

而凱普林便早已對雷霆10萬瓦激光器進(jìn)行了較長時間的工藝測試，測試范圍首先針對工藝上常用的20～60mm中厚板，對碳鋼、不銹鋼進(jìn)行空氣切割、氧氣切割、負(fù)焦切割等充分測試，同時也針對200mm碳鋼和不銹鋼進(jìn)行加工測試。數(shù)據(jù)顯示，無論是中厚板還是特厚板，10萬瓦激光均能實現(xiàn)穩(wěn)定加工。

之所以凱普林能做到10萬瓦激光器的穩(wěn)定出光，首先是其做到了高集成的特點，通過最新的CTC 芯片一體化技術(shù)實現(xiàn)，整體空間省去從芯片到泵浦模塊整個結(jié)構(gòu)以及后續(xù)裝配環(huán)節(jié)，同時延續(xù)閃電系列的小型化、輕量化設(shè)計理念，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、功率合束技術(shù)以及超高功率輸出技術(shù)實現(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，凱普林通過自主研發(fā)的極簡光腔設(shè)計方案，加之飛秒刻柵、 特種光纖設(shè)計等核心技術(shù)，提供12－60kW高亮度激光解決方案；同時面對高功率應(yīng)用場景的痛點需求，通過自主研發(fā)的光纖設(shè)計、飛秒刻柵、主被動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的非線性問題，創(chuàng)造性地實現(xiàn)20kW－100m、40kW－50m等行業(yè)超長鎧纜。

10萬瓦造行業(yè)拐點 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，功率真的無極限？趙巨云先生也給出了非常全面的解答：

10萬瓦激光切割設(shè)備的落地意味著更高功率的激光器問世是未來板上釘釘?shù)氖聦崳?0萬瓦絕不是光纖激光器的終點。隨著激光功率的不斷提升，相應(yīng)的加工工藝也會得到優(yōu)化和改善，在應(yīng)用層面也會帶來更大的優(yōu)勢。

當(dāng)然，功率不斷提升的過程中，我們?nèi)孕杳鎸χT如供電、供氣等方面的挑戰(zhàn)。以本次發(fā)布的10萬瓦激光為例，其對整機(jī)的制冷和供電要求已達(dá)到極高標(biāo)準(zhǔn)，繼續(xù)提升確實會面臨一些限制，從而影響實際加工應(yīng)用。然而，對于大型加工中心或板材加工集散而言，對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被克服。凱普林也不會盲目地去堆積功率，后續(xù)我們還將進(jìn)一步優(yōu)化10萬瓦激光器的能耗、亮度、鎧纜長度等參數(shù)，以帶來加工效率、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提供充足的動力和空間。

小結(jié)

面向未來不斷擴(kuò)大的高端激光切割設(shè)備的旺盛需求，任何企業(yè)都難以通過單打獨斗在市場暢行無阻，推動企業(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。通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，必將進(jìn)一步加速激光切割設(shè)備的國產(chǎn)替代。未來，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