مقدمه: ظهور فناوری لیزر فیبر و گرایش آن به نوآوری چندبعدی

در سال‌های اخیر، لیزرهای فیبری صنعتی به‌سرعت تکامل یافته‌اند؛ از علامت‌گذاری پالسی ۲۰ وات به برش ورق‌های نازک در سطح کیلووات و سپس به برش صفحات ضخیم چند کیلوواتی ارتقا یافته‌اند که رشد بسیاری از شرکت‌های لیزری را تسریع کرده است. با این حال، با تغییر شرایط بین‌المللی و نوسانات کلان اقتصادی، صنعت لیزر خود را درگیر رقابت همگن و جنگ‌های قیمتی می‌بیند. با وجود اینکه شرکت‌های داخلی لیزر فیبر به سطوح درآمدی چشمگیر ۱.۵ تا ۱.۶ میلیارد یوان رسیده‌اند، سود خالص آن‌ها اندک است که این امر تأمل عمیقی را در مورد چشم‌اندازهای آینده صنعت لیزر فیبر برمی‌انگیزد.

در حال حاضر، اکتشاف کاربردهای فناوری لیزر هنوز در مراحل اولیه است و لیزرهای فیبری پتانسیل عظیمی در حوزه‌های مختلف دارند. به‌ویژه در کاربردهای صنعتی، لیزرهای فیبری از “برش ساده” به “تولید چندبعدی” با بلوغ مداوم فرآیندهایی مانند پوشش‌دهی لیزری, ، جوشکاری و تمیزکاری. این مقاله به بررسی تحول فناوری و موفقیت‌های بازار لیزرهای فیبری می‌پردازد و بر توسعه آینده آن‌ها، به‌ویژه در پوشش‌دهی لیزری.

۱. پیشگامان بین‌المللی: پیشرفت‌های کارایی بالا و توان فوق‌العاده بالا

IPG، پیشرو جهانی در فناوری لیزر فیبر، یکی از نخستین شرکت‌هایی بود که در سال‌های ۲۰۱۶–۲۰۱۷ با همکاری تولیدکنندگان داخلی تجهیزات، صنعتی‌سازی فناوری برش لیزری در سطح کیلووات را پیش برد. در بخش جوشکاری، IPG در سال ۲۰۱۷ قدرتمندترین لیزر فیبر جهان با توان ۱۲۰ کیلووات را به یک مشتری ژاپنی تحویل داد و بدین ترتیب قابلیت‌های سیستم خود را در کاربردهای فوق‌پرتوان به نمایش گذاشت.

IPG همچنین به‌طور مداوم در بهبود بازده الکترو-اپتیکی نوآوری کرده است. از عبور از ۴۰۱ TP3T در کارایی در سال ۲۰۱۴ تا عرضه سری YLS-ECO در سال ۲۰۲۲ با بیش از ۵۰۱ TP3T کارایی الکترو-اپتیکی، فناوری صرفه‌جویی در انرژی با کارایی بالا IPG به مدل‌های پرقدرت ۳۰ کیلوواتی گسترش یافته و مصرف انرژی تجهیزات و انتشار کربن را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهد. این پیشرفت همچنین راه‌حل انرژی اقتصادی‌تری را برای سناریوهای پردازش طولانی‌مدت مانند پوشش‌دهی لیزری.

۲. ظهور بازیگران داخلی: یکپارچه‌سازی سیستم و جایگزینی محصولات رده‌بالا

شرکت ری‌کود لیزر با غلبه بر فناوری لیزر فیبر مداوم ۱۰ کیلوواتی در سال ۲۰۱۳ و عرضه لیزر صنعتی ۱۰۰ کیلوواتی در سال ۲۰۲۱، گام‌های مهمی برداشت و نقطه عطفی حیاتی در فناوری لیزر فوق‌العاده پرقدرت داخلی رقم زد. در حال حاضر، ری‌کود نزدیک به ۴۰۰۰ دستگاه از لیزرهای کلاس کیلوواتی خود را به فروش رسانده و در بازار داخلی در رتبه اول قرار دارد.

در گسترش کاربردها، شرکت ری‌کود در سال ۲۰۲۲ سری لیزر “فلاگشیپ” را با هدف حوزه‌های سطح بالا مانند خودروسازی، هوافضا و کشتی‌سازی عرضه کرد. این اقدام با هدف جایگزینی لیزرهای وارداتی در پوشش‌دهی لیزری, ، جوشکاری و کاربردهای چاپ سه‌بعدی، که موفقیت‌های اولیه را در سفارش‌های دسته‌ای کوچک نشان می‌دهد و پتانسیل لیزرهای سازگار با سیستم را در فرآیندهای پیچیده ساخت برجسته می‌کند.

۳. واگرایی فناورانه: “توان بالا + روشنایی بالا” به عنوان تمرکز رقابتی

چوانگ‌شین لیزر برای ورود به بازار لیزرهای پرقدرت، استراتژی “دستگاه-محور” را اتخاذ کرد و از سال ۲۰۱۸ لیزرهایی با توان بین ۱۲ تا ۵۰ کیلووات را معرفی نمود و در سال ۲۰۲۰ پروژه “تور چین کیلووات” را راه‌اندازی کرد که لیزرهای کیلوواتی را از مرحله “مشاهده” به یک استاندارد بازار ارتقا داد.

چوانگ‌شین چارچوبی برای خروجی لیزر با روشنایی بالا با تمرکز بر “یک لایه با روشنایی بالا، دو لایه کوچک و سه لایه روکش‌دار” پیشنهاد کرد تا کیفیت خروجی لیزر را بهبود بخشد. لیزرهای با روشنایی بالا نه تنها کیفیت برش را افزایش می‌دهند بلکه یکنواختی و استحکام پیوند لایه‌های روکش‌دار را در پوشش‌دهی لیزری, تبدیل شدن به یک جهت‌گیری کلیدی برای ارتقاء فرآیندها.

۴. پمپاژ و کنترل پرتو ۹۷۶ نانومتری: مسیری به سوی کارایی و انعطاف‌پذیری

از زمان تأسیس در سال ۲۰۱۵، GW Laser بر مسیر فناوری پمپینگ ۹۷۶ نانومتری تمرکز کرده و توسعه و صنعتی‌سازی لیزرهای با روشنایی بالا و بازده بالا را پیش می‌برد. در سال ۲۰۱۷، آنها یک راهکار پمپاژ ۹۷۶ نانومتری با بازده الکترومغناطیسی بیش از ۴۲۱ TP3T را عرضه کردند و در سال ۲۰۲۱، یک لیزر سری ECO ۲۰ کیلوواتی با بازده بیش از ۴۵۱ TP3T را معرفی کردند که گزینه‌های انرژی‌بهره‌ور بیشتری را برای پوشش‌دهی لیزری و سایر سناریوهای پردازش طولانی‌مدت.

در کنترل پرتو، فناوری پرتوی “کرونا” شرکت nLIGHT توزیع انرژی را بهینه می‌کند، کیفیت برش صفحات ضخیم و متوسط را به طور قابل توجهی بهبود می‌بخشد و برنده جایزه Prism در سال ۲۰۱۹ شد. GW Laser نیز حالت‌های پرتوی HBF و CHF را برای بهبود پایداری فرآیند برش صفحات ضخیم معرفی کرده است و پوشش‌دهی لیزری, ، نشان‌دهنده انعطاف‌پذیری کنترل پرتو در سناریوهای کاربردی پیچیده.

۵. پوشش‌دهی لیزری: حوزه‌ای نوین برای رشد لیزرهای فیبری و یکپارچه‌سازی فرآیند

به عنوان پوشش‌دهی لیزری با گسترش فناوری در زمینه‌های بازتولید و مهندسی سطح، نیاز به کیفیت بالاتر پرتو، پایداری توان و بهره‌وری انرژی از لیزرها افزایش یافته است. در حال حاضر، لیزرهای فیبر کلاس کیلووات ساخت داخل به‌طور فزاینده‌ای برای پوشش‌دهی لیزری تعمیر روی غلتک‌های بزرگ، تکیه‌گاه‌های هیدرولیک و سایر اجزا، با نشان دادن سازگاری اقتصادی و فرآیندی خوب.

با نگاه به آینده، با توسعه هماهنگ مواد، فرآیندها و لیزرها،, پوشش‌دهی لیزری انتظار می‌رود که این یک جهت‌گیری کلیدی برای بازار لیزر فیبر باشد تا از “اشباع برش” رهایی یابد و به سمت کاربردهای سطح بالا گسترش یابد. از جنبه تجهیزات تا جنبه فرآیند، راه‌حل‌های لیزری سفارشی برای پوشش‌دهی لیزری تدریجاً به بلوغ خواهد رسید و فناوری لیزر فیبر را به سمت یکپارچگی عمیق و زیرشاخه‌های تخصصی سوق خواهد داد.

۶. نتیجه‌گیری: از رقابت همگن به توسعه متمایز

رقابت داخلی کنونی در بازار لیزر فیبر ناشی از یکنواختی بالای مسیرهای فناوری و جایگاه‌یابی محصولات در گذشته است. با درخشش IPG در بهره‌وری، پیشتازی Reicod در توان فوق‌العاده بالا و یکپارچه‌سازی سیستم، نوآوری Chuangxin در روشنایی بالا و پیشگامی GW Laser در مسیر فناوری ۹۷۶ نانومتری، بازار از “جنگ قیمت” به “جنگ فناوری” در حال تغییر است.“

با نگاه به آینده، چشم‌انداز لیزرهای فیبری در تمایز فناوری در سناریوهای مختلف کاربرد نهفته است. این می‌تواند شامل دستاوردهایی در بهره‌وری الکترومغناطیسی، تمرکز بر روشنایی بالا و کنترل برتر پرتو، یا توسعه منابع لیزری سازگار با سیستم باشد که بتوانند خود را با پوشش‌دهی لیزری, ، جوشکاری، تمیزکاری و سایر فرآیندهای پیچیده. تنها با تمرکز بر ارزش مشتری و نوآوری فناورانه است که صنعت لیزر فیبر چین می‌تواند از رقابت سود پایین فراتر رفته و وارد مرحله‌ای جدید از توسعه با کیفیت بالا شود.