Giới thiệu: Sự trỗi dậy của công nghệ laser sợi quang và xu hướng chuyển hướng sang đổi mới đa chiều

Trong những năm gần đây, công nghệ laser sợi quang công nghiệp đã phát triển nhanh chóng, tiến từ gia công khắc xung công suất 20W sang cắt tấm mỏng ở mức kilowatt, rồi đến cắt tấm dày ở mức nhiều kilowatt, thúc đẩy sự phát triển của nhiều doanh nghiệp trong ngành laser. Tuy nhiên, trước bối cảnh quốc tế thay đổi và những biến động kinh tế vĩ mô, ngành công nghiệp laser đang rơi vào tình trạng cạnh tranh đồng nhất và chiến tranh giá cả. Mặc dù các công ty laser sợi quang trong nước đã đạt mức doanh thu ấn tượng từ 1,5–1,6 tỷ RMB, lợi nhuận ròng vẫn ở mức khiêm tốn, khiến người ta phải suy ngẫm sâu sắc về triển vọng tương lai của ngành công nghiệp laser sợi quang.

Hiện nay, việc ứng dụng công nghệ laser vẫn đang ở giai đoạn sơ khai, trong đó laser sợi quang sở hữu tiềm năng to lớn trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Đặc biệt trong các ứng dụng công nghiệp, laser sợi quang đang chuyển mình từ “cắt đơn thuần” sang “sản xuất đa chiều” nhờ sự hoàn thiện liên tục của các quy trình như phủ lớp bằng laser, hàn và làm sạch. Bài viết này sẽ tìm hiểu về sự phát triển công nghệ và những bước đột phá trên thị trường của laser sợi quang, tập trung vào triển vọng phát triển trong tương lai của chúng, đặc biệt là trong phủ lớp bằng laser.

1. Các doanh nghiệp hàng đầu trên thế giới: Những tiến bộ về hiệu suất cao và công suất cực lớn

IPG, một trong những nhà dẫn đầu toàn cầu về công nghệ laser sợi quang, là một trong những đơn vị tiên phong thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa công nghệ cắt laser công suất kilowatt thông qua hợp tác với các nhà sản xuất thiết bị trong nước trong giai đoạn 2016-2017. Trong lĩnh vực hàn, IPG đã bàn giao máy laser sợi quang công suất 120kW – cao nhất thế giới – cho một khách hàng Nhật Bản vào năm 2017, qua đó chứng minh khả năng của hệ thống trong các ứng dụng công suất cực cao.

IPG cũng không ngừng đổi mới để nâng cao hiệu suất quang điện. Từ việc đạt hiệu suất vượt quá 40% vào năm 2014 đến việc ra mắt dòng sản phẩm YLS-ECO vào năm 2022 với hiệu suất quang điện hơn 50%, công nghệ tiết kiệm năng lượng hiệu suất cao của IPG đã được mở rộng sang các mẫu công suất cao 30kW, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và lượng khí thải carbon của thiết bị. Sự phát triển này cũng mang đến giải pháp năng lượng tiết kiệm hơn cho các tình huống xử lý kéo dài như phủ lớp bằng laser.

2. Sự trỗi dậy của các doanh nghiệp trong nước: Tích hợp hệ thống và thay thế sản phẩm cao cấp

Reicod Laser đã đạt được những bước tiến đáng kể khi chinh phục công nghệ laser sợi quang liên tục công suất 10kW vào năm 2013 và ra mắt dòng laser công nghiệp công suất 100kW vào năm 2021, đánh dấu một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực công nghệ laser công suất cực cao trong nước. Tính đến nay, Reicod đã xuất xưởng gần 4.000 thiết bị laser thuộc phân khúc kilowatt, đứng đầu thị trường trong nước.

Trong nỗ lực mở rộng thị trường, Reicod đã ra mắt dòng sản phẩm laser “Flagship” vào năm 2022, hướng đến các lĩnh vực cao cấp như sản xuất ô tô, hàng không vũ trụ và đóng tàu. Động thái này nhằm thay thế các sản phẩm laser nhập khẩu trong phủ lớp bằng laser, hàn và in 3D, cho thấy những thành công ban đầu trong các đơn hàng số lượng nhỏ và nhấn mạnh tiềm năng của các tia laser tương thích với hệ thống trong các quy trình sản xuất phức tạp.

3. Sự khác biệt về công nghệ: “Công suất cao + Độ sáng cao” là trọng tâm cạnh tranh

Chuangxin Laser đã áp dụng chiến lược “ưu tiên thiết bị” để thâm nhập thị trường công suất cao, ra mắt các dòng laser có công suất từ 12kW đến 50kW kể từ năm 2018 và khởi động dự án “Kilowatt China Tour” vào năm 2020, giúp đưa laser kilowatt từ giai đoạn “chỉ được quan sát” trở thành tiêu chuẩn thị trường.

Chuangxin đã đề xuất một khung công nghệ phát xạ laser cường độ cao, tập trung vào nguyên tắc “Một cao, Hai nhỏ, Ba lớp phủ” nhằm nâng cao chất lượng phát xạ laser. Laser cường độ cao không chỉ giúp cải thiện chất lượng cắt mà còn tăng cường độ đồng đều và độ bám dính của các lớp phủ trong phủ lớp bằng laser, trở thành một hướng đi chủ chốt trong việc nâng cấp quy trình.

4. Bơm 976nm và điều khiển chùm tia: Con đường hướng tới hiệu quả và tính linh hoạt

Kể từ khi thành lập vào năm 2015, GW Laser đã tập trung vào hướng công nghệ bơm 976nm, thúc đẩy sự phát triển và ứng dụng công nghiệp của các loại laser có độ sáng cao và hiệu suất cao. Năm 2017, công ty đã ra mắt giải pháp bơm 976nm với hiệu suất điện quang vượt quá 42%, tiếp theo là dòng laser ECO công suất 20kW với hiệu suất trên 45% vào năm 2021, mang đến các lựa chọn tiết kiệm năng lượng hơn cho phủ lớp bằng laser và các tình huống xử lý kéo dài khác.

Trong lĩnh vực kiểm soát chùm tia, công nghệ chùm tia “corona” của nLIGHT giúp tối ưu hóa việc phân phối năng lượng, từ đó cải thiện đáng kể chất lượng cắt tấm thép dày và trung bình, đồng thời giành giải thưởng Prism Award 2019. GW Laser cũng đã giới thiệu các chế độ chùm tia HBF và CHF nhằm nâng cao độ ổn định của quy trình cắt tấm thép dày và phủ lớp bằng laser, thể hiện khả năng thích ứng của công nghệ điều khiển chùm tia trong các tình huống ứng dụng phức tạp.

5. Phủ lớp bằng laser: Một lĩnh vực phát triển mới cho laser sợi quang và tích hợp quy trình

Như phủ lớp bằng laser Khi công nghệ tiếp tục phát triển trong các lĩnh vực tái chế và kỹ thuật bề mặt, nó đòi hỏi các tia laser phải có chất lượng chùm tia cao hơn, độ ổn định công suất tốt hơn và hiệu quả năng lượng cao hơn. Hiện nay, các tia laser sợi quang công suất kilowatt sản xuất trong nước đang ngày càng được sử dụng rộng rãi cho phủ lớp bằng laser sửa chữa các trục lăn lớn, giá đỡ thủy lực và các bộ phận khác, thể hiện khả năng thích ứng tốt về mặt kinh tế và quy trình.

Nhìn về tương lai, với sự phát triển đồng bộ của vật liệu, quy trình và công nghệ laser, phủ lớp bằng laser được kỳ vọng sẽ là hướng đi chủ chốt giúp thị trường laser sợi quang thoát khỏi tình trạng “bão hòa trong lĩnh vực cắt” và mở rộng sang các ứng dụng cao cấp. Từ khía cạnh thiết bị đến khía cạnh quy trình, các giải pháp laser tùy chỉnh dành cho phủ lớp bằng laser sẽ dần phát triển, thúc đẩy công nghệ laser sợi quang tiến tới sự tích hợp sâu rộng và các lĩnh vực chuyên sâu.

6. Kết luận: Từ cạnh tranh đồng nhất đến phát triển đa dạng

Cuộc “cạnh tranh nội bộ” hiện nay trên thị trường laser sợi quang bắt nguồn từ sự đồng nhất cao về các hướng phát triển công nghệ và định vị sản phẩm trong quá khứ. Với việc IPG vượt trội về hiệu suất, Reicod dẫn đầu về công suất cực cao và tích hợp hệ thống, Chuangxin đổi mới về độ sáng cao, và GW Laser tiên phong trong hướng phát triển công nghệ 976nm, thị trường đang chuyển từ “cuộc chiến giá cả” sang “cuộc chiến công nghệ”.”

Nhìn về tương lai, triển vọng của laser sợi quang nằm ở sự khác biệt về công nghệ trong các tình huống ứng dụng khác nhau. Điều này có thể bao gồm những đột phá về hiệu suất điện quang, tập trung vào độ sáng cao và khả năng kiểm soát chùm tia vượt trội, hoặc phát triển các nguồn laser thân thiện với hệ thống, có khả năng thích ứng với phủ lớp bằng laser, hàn, làm sạch và các quy trình phức tạp khác. Chỉ khi tập trung vào giá trị mang lại cho khách hàng và đổi mới công nghệ, ngành công nghiệp laser sợi quang của Trung Quốc mới có thể vượt qua giai đoạn cạnh tranh với lợi nhuận thấp và bước vào một giai đoạn phát triển chất lượng cao mới.