Úvod: Vzestup technologie vláknových laserů a její posun směrem k vícerozměrným inovacím

V posledních letech se průmyslové vláknové lasery rychle vyvíjely, od pulzního značení s výkonem 20 W k řezání tenkých plechů na úrovni kilowattů a poté k řezání tlustých plechů o výkonu několika kilowattů, což podnítilo růst mnoha laserových společností. S měnícími se mezinárodními podmínkami a makroekonomickými výkyvy se však laserový průmysl ocitl v pasti homogenní konkurence a cenových válek. Navzdory tomu, že domácí společnosti zabývající se vláknovými lasery dosahují působivých tržeb ve výši 1.5–1.6 miliardy RMB, čisté zisky zůstávají skromné, což vede k hlubokému zamyšlení nad budoucími vyhlídkami odvětví vláknových laserů.

V současné době je průzkum aplikací laserové technologie stále v rané fázi a vláknové lasery mají obrovský potenciál v různých oblastech. Zejména v průmyslových aplikacích se vláknové lasery vyvíjejí od „jednoduchého řezání“ k „vícerozměrné výrobě“ s neustálým vývojem procesů, jako je laserové navařování , svařování a čištění. Tento článek se bude zabývat technologickým vývojem a průlomy na trhu vláknových laserů se zaměřením na jejich budoucí vývoj, zejména v oblasti laserového navařování.

1. Přední mezinárodní hráči: Pokroky v oblasti vysoké účinnosti a ultravysokého výkonu

Společnost IPG, světový lídr v oblasti technologie vláknových laserů, byla jednou z prvních společností, která v letech 2016–2017 ve spolupráci s domácími výrobci zařízení prosazovala industrializaci technologie laserového řezání na kilowattové úrovni. V sektoru svařování dodala společnost IPG v roce 2017 japonskému klientovi vláknový laser s výkonem 120 kW s nejvyšším výkonem na světě, čímž demonstrovala schopnosti svého systému v aplikacích s ultravysokým výkonem.

Společnost IPG také neustále inovuje v oblasti zlepšování elektrooptické účinnosti. Od překročení 40% účinnosti v roce 2014 až po uvedení řady YLS-ECO v roce 2022 s více než 50% elektrooptickou účinností byla vysoce účinná technologie IPG pro úsporu energie rozšířena na modely s vysokým výkonem 30 kW, což výrazně snižuje spotřebu energie zařízení a emise uhlíku. Tento vývoj také poskytuje ekonomičtější energetické řešení pro dlouhodobé scénáře zpracování, jako je laserové navařování.

2. Vzestup domácích hráčů: Systémová integrace a substituce špičkovými produkty

Společnost Reicod Laser dosáhla významného pokroku překonáním technologie kontinuálního vláknového laseru o výkonu 10 kW v roce 2013 a uvedením na trh průmyslového laseru o výkonu 100 kW v roce 2021, což znamenalo zásadní průlom v domácí technologii ultravysokého výkonu laserů. Doposud společnost Reicod dodala téměř 4 000 kusů svých laserů kilowattové třídy, což ji řadí na první místo na domácím trhu.

V rámci rozšíření aplikací uvedla společnost Reicod v roce 2022 na trh laserovou řadu „Flagship“, která se zaměřuje na špičkové oblasti, jako je automobilový průmysl, letecký a lodní průmysl. Tento krok si klade za cíl nahradit dovážené lasery v aplikacích laserového navařování , svařování a 3D tisku, což ukazuje úspěchy v rané fázi u malých dávkových objednávek a zdůrazňuje potenciál systémově šetrných laserů ve složitých výrobních procesech.

3. Technologická divergence: „Vysoký výkon + vysoký jas“ jako konkurenční zaměření

Společnost Chuangxin Laser přijala strategii „zaměření na zařízení“ pro vstup na trh s vysoce výkonnými lasery. Od roku 2018 uvádí na trh lasery s výkonem od 12 kW do 50 kW a v roce 2020 spustila projekt „Kilowatt China Tour“, čímž se kilowattové lasery z „pozorovaných“ staly tržním standardem.

Společnost Chuangxin navrhla rámec pro laserový výstup s vysokým jasem se zaměřením na „Jedna vysoká, dvě malé, tři plátované vrstvy“ pro zlepšení kvality laserového výstupu. Lasery s vysokým jasem nejen zlepšují kvalitu řezání, ale také zlepšují rovnoměrnost a pevnost spojů plátovaných vrstev v laserovém plátování , což se stává klíčovým směrem pro modernizaci procesů.

4. Čerpání a řízení paprsku 976 nm: Cesta k efektivitě a flexibilitě

Od svého založení v roce 2015 se společnost GW Laser zaměřuje na čerpací technologii s vlnovou délkou 976 nm a pohání vývoj a industrializaci vysoce jasných a vysoce účinných laserů. V roce 2017 uvedla na trh čerpací řešení s vlnovou délkou 976 nm s elektrooptickou účinností přes 42 %, následované v roce 2021 laserem řady ECO o výkonu 20 kW s účinností přes 45 %, který nabízí energeticky úspornější možnosti pro laserové navařování a další scénáře dlouhodobého zpracování.

V oblasti řízení paprsku optimalizuje technologie paprsku „corona“ od společnosti nLIGHT distribuci energie, čímž výrazně zlepšuje kvalitu řezání silných a středně silných plechů a v roce 2019 získala ocenění Prism Award. Společnost GW Laser také zavedla režimy paprsku HBF a CHF pro zlepšení stability procesu řezání silných plechů a laserového navařování , což dokazuje přizpůsobivost řízení paprsku složitým aplikačním scénářům.

5. Laserové opláštění: Nová oblast růstu pro vláknové lasery a integraci procesů

Vzhledem k tomu, že se technologie laserového navařování v oblastech repase a povrchového inženýrství neustále rozšiřuje, vyžaduje od laserů vyšší kvalitu paprsku, stabilitu výkonu a energetickou účinnost. V současné době se pro opravy laserového navařování velkých válců, hydraulických podpěr a dalších součástí stále častěji používají domácí vláknové lasery s výkonem kilowattů, které vykazují dobrou ekonomickou a procesní přizpůsobivost.

S ohledem na budoucí vývoj materiálů, procesů a laserů se očekává, že laserové navařování bude klíčovým směrem pro trh s vláknovými lasery, který se vymaní z „nasycení řezáním“ a rozšíří se do špičkových aplikací. Od strany zařízení až po stranu procesů budou postupně dozrávat zakázková laserová řešení pro laserové navařování , což povede technologii vláknových laserů k hluboké integraci a specializovaným podoborům.

6. Závěr: Od homogenní konkurence k diferencovanému rozvoji

Současná „vnitřní konkurence“ na trhu s vláknovými lasery pramení z vysoké homogenity technologických cest a produktového umístění v minulosti. Vzhledem k tomu, že IPG vyniká v efektivitě, Reicod je lídrem v ultravysokém výkonu a systémové integraci, Chuangxin inovuje ve vysokém jasu a GW Laser je průkopníkem v technologické cestě 976nm, trh se posouvá z „cenové války“ do „technologické války“.

Budoucnost vláknových laserů s výhledem do budoucna spočívá v technologické diferenciaci napříč různými aplikačními scénáři. To by mohlo zahrnovat průlomy v elektrooptické účinnosti se zaměřením na vysoký jas a vynikající řízení paprsku nebo vývoj systémově přátelských laserových zdrojů, které se dokáží přizpůsobit laserovému navařování , svařování, čištění a dalším složitým procesům. Pouze zaměřením na hodnotu pro zákazníka a technologické inovace se může čínský průmysl vláknových laserů posunout od konkurence s nízkými zisky a vstoupit do nové fáze vysoce kvalitního rozvoje.