In den letzten Jahren hat sich der Lokalisierungsprozess von Faserlaserquellen beschleunigt, und der Trend der inländischen Substitution von Importen hat sich von niedriger Leistung auf mittlere und hohe Leistung ausgebreitet, und der Gesamtmarktanteil wurde unter dem „inländischen 10,000-Watt-Sturm“ überholt. im Jahr 2020. Bis 2021 machen die inländischen Faserlaserlieferungen mehr als 65 % des Marktes aus.

Mit dem raschen Anstieg des Marktanteils einheimischer Laser scheint jedoch das Streben nach höherer Leistung das Hauptaugenmerk aller Laserunternehmen zu sein. Mit dem schnellen Anstieg der Laserleistung und der Intensivierung des Marktwettbewerbs hat sich der Preissenkungstrend von Lasergeräten zum Upstream hin beschleunigt. Der Faserlasermarkt hat einen blutigen Preiskampf eingeläutet, die Rohertragsmarge des Unternehmens ist deutlich gesunken.

Um einen neuen Ausweg aus der verbrannten Erde des Preiskampfs zu finden, haben große Unternehmen Anstrengungen unternommen, um mehr Anwendungsmärkte nach außen zu erkunden oder extremere Laserquelleneigenschaften nach innen zu verfolgen, und das Merkmal „hohe Helligkeit“ wurde schrittweise verbessert . Viele Menschen folgen.

Was sind die Vorteile von Faserlaserquellen mit hoher Helligkeit?

Wie wir alle wissen, sind die vier grundlegenden Eigenschaften einer Laserquelle gute Richtwirkung, gute Monochromatizität, gute Kohärenz und hohe Helligkeit. Die Helligkeit stellt die Helligkeit des Lasers dar, die definiert ist als: die von der Lichtquelle in einer Flächeneinheit emittierte Lichtleistung, eine Einheit Frequenzbandbreite und eine Einheit Raumwinkel, was einfach die „Leistung des Lasers in einer Raumeinheit“ ist “, und die Maßeinheit ist cd/m2 (Gelesen als: Candela pro Quadratmeter). Im Laserquellenbereich kann die Laserhelligkeit vereinfacht werden als BL = P/π2·BPP2 (wobei P die Laserleistung und BPP die Strahlqualität ist).

Die Helligkeit ist einer der wichtigsten Indikatoren, um die umfassende Leistung von Lasern zu messen, und sie ist auch eine wichtige Referenz für die Erforschung von Laseranwendungen.

In den letzten zehn Jahren beruhte die Explosion des Faserlasermarkts mehr auf Werkzeug-Upgrades im Metallschneidemarkt (fiber Laser schneiden statt Plasma, Brennschneiden usw.). In diesem umfangreichen Markt, der nach Effizienz strebt, kann die Erhöhung der Laserleistung die Schneidgeschwindigkeit und Schneidleistung erheblich verbessern. Mit der bestehenden Technologie ist sie jedoch besonders effektiv für die Verarbeitung dünner Bleche, und das Potenzial für mittlere und schwere Bleche wurde noch nicht vollständig erforscht.

Daher wurde in den letzten zehn Jahren auf dem Gebiet der industriellen Faserlaserquellen nach höheren Leistungen gesucht. Mit der Vertiefung der industriellen Modernisierung haben immer mehr High-End-Fertigungsindustrien die Nachfrage nach Lasertechnologie erhöht, und sogar die Metall Verarbeitung Der Markt ist in eine Ära des verfeinerten Wettbewerbs eingetreten. Diese Änderungen haben höhere Anforderungen an die Helligkeit von Lasern gestellt.

Varisigns Laser hat im Schneidetest festgestellt, dass durch High-Brightness-Laserschneiden die Verjüngung der Stirnfläche deutlich verringert, die Wärmeeinflusszone reduziert und die Schnittqualität verbessert werden kann, was in Szenarien mit höheren Verjüngungs- und Qualitätsanforderungen eine wichtige Rolle spielt.

Gleichzeitig kann der Hochhelligkeitslaser das Schneiden von hochreflektierenden Materialien wie Messing und Rotkupfer mit geringer Leistung realisieren und die Wirkung eines Hochleistungslasers erzielen. Es ist zu beachten, dass die Laserhelligkeit eng mit dem Modenfelddurchmesser und dem Divergenzwinkel zusammenhängt.

Nur der Schneidkopf und der auf den Laser abgestimmte Prozess können die Vorteile der hochhellen Laserquelle wirklich nutzen, was neue Anforderungen an das Design und den Herstellungsprozess des Schneidkopfs stellt und auch Unternehmen mit Laser- und Schneidkopfforschung und -entwicklung beschert Stärken einen First-Mover-Vorteil.

In LaserschweißanwendungenMit dem Trend zu leichten Automobilen und der rasanten Entwicklung von Fahrzeugen mit neuer Energie steigt die Nachfrage nach Laserschweißen von Karosserien und Laserschweißen von Power-Batterien von Tag zu Tag. Herkömmliche Laser haben oft Schwachstellen wie enge Prozessfenster, geringe Kontrollierbarkeit des Schmelzbades, leichte Spritzerbildung und offensichtliche Schweißfehler beim direkten Schweißen (insbesondere bei hochreflektierenden Materialien wie Kupfer und Aluminium).

Um diese Probleme zu lösen, hat die Industrie technologische Innovationen über verschiedene Kanäle durchgeführt, darunter: Prozessinnovation (Verbundschweißen, Schwingschweißen, etc.), Lichtformung (Ringspot, variabler Spot, etc.), Wellenlängenänderung (blaues Licht, grünes Licht, etc.).

Tatsächlich können Laser mit hoher Helligkeit auch die Schweißqualität effektiv verbessern. Nach Tests stellte Varisigns Laser fest, dass es nach Erhöhung der Laserhelligkeit hochreflektierende Metalle wie Kupfer und Aluminium bei einer geringeren Ausgangsleistung schmelzen kann, was nicht nur den Energieverbrauch der Produktion erheblich reduziert, sondern auch die Produktionseffizienz verbessert und die Wärme reduziert. betroffene Zone beim Schweißen. Dadurch wird das Spritzen des Schmelzbades reduziert und die Fehlerrate der Schweißnaht reduziert.

Darüber hinaus kann das Laserschweißen mit hoher Helligkeit die Durchdringung und Stabilität verbessern, das Problem des virtuellen Schweißens lösen, das durch instabile Durchdringung verursacht wird, und ein breiteres Prozessfenster haben. Im Allgemeinen hat das Aufkommen von Lasern mit hoher Helligkeit das Lösungssystem für das Laserschweißen wettgemacht. In Kombination mit Lösungen wie Prozessinnovation, Lichtformung und sichtbaren Lichtwellenlängen bietet es mehr Möglichkeiten zur Lösung unserer High-End-Schweißfertigungsprobleme.

Laseranwendungen

Die Laserleistung mit hoher Helligkeit war geboren

Wie oben erwähnt, wurde die Änderung in unserem Versandmuster für Faserlaser nach dem „heimischen 10,000-Watt-Sturm“ erreicht. Da der Laserleistungswettbewerb in einen Engpass geraten ist, hat sich der Preiskampf verschärft, und das Spiel in Richtung hoher Helligkeit zu brechen, ist für einige Unternehmen zu einer neuen Entwicklungsrichtung geworden.

Darunter Varibend Laser, das als erster die High-Brightness-Pumptechnologie 976 einführte, und Varisigns Laser, das seit vielen Jahren in der wissenschaftlichen Forschung tätig ist und sich mit seinem fundierten technischen Hintergrund der industriellen Fertigung angeschlossen hat. Erwähnenswert ist, dass Maxphotonics Laser, das 10,000 einen „heimischen 2020-Watt-Sturm“ ausgelöst hat, auf der Grundlage seiner eigenen 10,000-Watt-Laservorteile ebenfalls in Richtung hoher Helligkeit marschiert und die Führung bei der Kombination der Vorteile von High übernimmt Leistung und hohe Helligkeit in einem, Entwicklung einer 10,000-Watt-Laserquelle mit hoher Helligkeit und einem Kerndurchmesser von 50 µm.

Mitte Juni 2022 veranstaltete Maxphotonics die „Dawn Breaking-New Technology Route Conference“ in der Cloud und erwähnte die drei Kernideen von 10,000-Watt-High-Brightness-Lasern: Pumpquelle mit hoher Helligkeit soll hohe Leistung + hohe Helligkeit erreichen . Die Grundlage der Helligkeit, die hochintegrierte Einzelmodullösung, ist der Weg zu hoher Leistung + hoher Helligkeit, und die effektive Unterdrückung des Raman-Effekts ist die Garantie für hohe Leistung + hohe Helligkeit. Tatsächlich hat Maxphotonics sein technisches Layout vor vielen Jahren um diese drei Kernideen herum begonnen.

Nehmen Sie als Beispiel die Pumpquelle mit hoher Helligkeit. Wenn die Einzelfaser-Ausgangsleistung der hochintegrierten Pumpquelle in der Industrie etwa 300 W beträgt, hat Maxphotonics damit begonnen, eine Einzelfaserpumpe mit einer Ausgangsleistung von 600 W zu verwenden, und hat nun eine Einzelfaser-Pumpen-Ausgangsleistung von mehr als erreicht 1500W.

Und die hochintegrierte Einzelmodullösung von Maxphotonics begann bereits 2019 mit der Massenproduktionspraxis. Von Einzelmodul 4kW bis Einzelmodul 5kW, 6kW und 12kW hat sich die hochintegrierte Einzelmodullösung durch viel Übung angesammelt optimiert und verbessert. Die integrierte High-Brightness-Pumpquellen-Integrationstechnologie wird in die veröffentlichten Produkte übernommen, die den Energieverlust des Pumplichts und die Verschlechterung der Ausgangsstrahlqualität durch Mehrfachstrahlkombination vermeidet und die Realisierung einer hohen Helligkeit von 10,000 Watt sicherstellt.

Im Hinblick auf die unvermeidliche stimulierte Raman-Streuung von Faserlasern hat Maxphotonics einen anderen Ansatz gewählt. Durch die Übernahme von Raman-Unterdrückungsgitter- und Verstärkungsmodus-Optimierungstechnologie im Resonator und die Übernahme eines neuen Ausgangsfaserdesigns hat es die Begrenzung der herkömmlichen Raman-Nichtlinearität durchbrochen.

Aus den Ergebnissen geht hervor, dass die von Maxphotonics veröffentlichte technische Route mit 12 kW „High Power + High Brightness“ einen Strahlqualitäts-BPP-Wert von 1.2 aufweist, während der BPP eines gewöhnlichen Multimodul-12-kW-Lasers etwa 3.5 beträgt. Nach der Helligkeitsformel berechnet, kann sein Helligkeitsindex das 8-fache des herkömmlichen Multimode-12kW erreichen.

Aus der Sicht der Anwendung nutzt die derzeitige Mainstream-Laserbearbeitung und -schneiden die hohe Energie des Lasers, und ihr Wesen ist ein Prozess des Energieausgleichs. Die Laserleistung stellt die Gesamtenergie dar, die bestimmt, wie dick geschnitten werden kann, und die Strahlqualität stellt die effektive Energienutzung dar, die einen wichtigen Einfluss auf die Bearbeitungseffizienz und -wirkung hat.

Gleichzeitig bieten hohe Leistung und hohe Helligkeit mehr Anwendungsszenarien und Raum zur Prozessoptimierung für die Laserbearbeitung, was eine solide Grundlage für Maxphotonics bildet, um sich in Richtung hochpräziser Bearbeitung und High-End-Fertigungsanwendungen zu bewegen.

Lasertechnologie

Zukünftige Entwicklung der Lasertechnologie

In den letzten Jahren hat der Markt immer mehr auf hohe Helligkeit geachtet, aber dies hat auch eine andere Sorge hervorgerufen: ob eines Tages alle Laserfirmen in die Hochhelligkeitsspur genauso wie in die Hochleistungsspur strömen werden In der Vergangenheit hat sich unser Land Die Laserindustrie hat sich von „Leistungsvolumen“ zu „Helligkeitsvolumen“ gewandelt, und alle haben immer noch keinen Gewinn?

Das Team von Varisigns Laser glaubt, dass es nach der aktuellen Entwicklung der Laserindustrie nicht den oben genannten Trend darstellt, sondern stattdessen ein Muster unterschiedlicher Erkundung und Konkurrenz unter Tausenden von Segeln darstellt. Beispielsweise zielen die neu auf den Markt gebrachten Laser der Flag-Serie von Raycus Laser auf High-End-Anwendungen und streben eine Substitution im Inland in dem Marktsegment an, das immer noch durch Importe monopolisiert wird.

Das Varibend-Laserteam strebt weiter nach der ultimativen Helligkeit und hat jetzt M2 = 1.07 bei 2000 W Leistung erreicht. (nahe der ultimativen Strahlqualität), M2 = 1.38 bei 5000 W Leistung, und erkunden Sie innovativere Anwendungsszenarien durch extreme Helligkeit. Caplin hat eine neue Lightning-Serie entwickelt, die auf eine kleinere Größe, ein geringeres Gewicht und eine flexiblere Anwendung von Lasern abzielt. Das Konzept „Weniger ist mehr“ kann weitreichende Auswirkungen auf die High-End-Fertigung über Laserprodukte hinaus haben.

Der Maxphotonics-Laser, der als erster einen einmoduligen 10,000-Watt-High-Brightness-Laser in der Industrie auf den Markt bringt, wird sich auf dem Weg „High Power + High Brightness“ weiterentwickeln. Es wird erwartet, einen 20-kW-Einzelmodullaser mit hoher Helligkeit, einen 30-kW-Einzelmodullaser mit hoher Helligkeit und einen unterstützenden Bearbeitungskopf auf den Markt zu bringen.

Abschließende Gedanken zu Laseranwendungen

Aus heutiger Sicht lässt sich der Preiskampf zwar noch immer nur schwer in kurzer Zeit abebben, aber der Fokus diverser Unternehmen ist nicht mehr „der einzige“ und sehr günstige Trend. Obwohl sich dieser Artikel auf die Diskussion über High-Brightness-Laser konzentriert, hofft der Autor auch, dass High-Brightness nur einer von vielen Auswegen für die Laserindustrie in der Zukunft ist. Eine diversifizierte Produktstruktur und ein differenzierter technischer Weg können mehr Optionen und technische Reserven für Laseranwendungen bringen, was der Entwicklung der Laserindustrie und der High-End-Fertigung förderlicher ist.

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