憑借獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，激光加工在高端智造領(lǐng)域正日益展現(xiàn)出強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。
激光加工技術(shù)再獲突破
被稱為“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”的激光，在高端智造加工領(lǐng)域又有了新突破。
日前，國內(nèi)知名激光器廠商創(chuàng)鑫激光基于“硬件同源”的全新技術(shù)解決方案，推出了榮光與鑫光兩大系列產(chǎn)品，并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)技術(shù)突破。
據(jù)介紹，“硬件同源”是指多個(gè)設(shè)備或系統(tǒng)共享同一個(gè)硬件資源或組件，這種設(shè)計(jì)可以簡(jiǎn)化硬件設(shè)計(jì)、節(jié)省資源。
創(chuàng)鑫激光市場(chǎng)與品牌負(fù)責(zé)人曾劍鋒認(rèn)為，激光加工目前仍有四大難題待解：一是激光加工的飛濺故障發(fā)生頻率較高，由此帶來了毛刺、切割面不光滑、切不透或穿孔等問題；二是針對(duì)不同加工材料，激光設(shè)備需要調(diào)試各種參數(shù)，大大降低了加工效率；三是成熟激光切割操作員很難招聘，且人力成本普遍偏高；四是有些板材目前激光切割起來還是有些力不從心，比如40mm以上的碳鋼還只能用火焰切割，需要二次加工，耗時(shí)費(fèi)力。
他說，當(dāng)下激光加工領(lǐng)域出現(xiàn)的問題大多是因切割頭的“低噴嘴工藝”帶來的，且切割工藝難調(diào)的問題幾乎都是激光器與切割頭光路和結(jié)構(gòu)參數(shù)不匹配造成的。針對(duì)這個(gè)問題，創(chuàng)鑫激光創(chuàng)新推出了“生發(fā)膏”技術(shù)，通過將噴嘴高度提升至10mm，使飛濺故障率降低了50%至80%，同時(shí)避免了切割頭撞板、磨嘴等問題。另外，配合創(chuàng)鑫激光的“激光絲”光路設(shè)計(jì)，新產(chǎn)品將傳統(tǒng)2個(gè)焦點(diǎn)擴(kuò)展至9個(gè)焦點(diǎn)，顯著提升了光刀的垂直性與一致性，從而實(shí)現(xiàn)了“一鍵切割”——用戶無需手動(dòng)調(diào)節(jié)焦點(diǎn)、同心同軸等參數(shù)，直接調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)置的200余種專家級(jí)工藝參數(shù)庫，大幅降低了操作門檻。
值得關(guān)注的是，特別針對(duì)船舶行業(yè)的厚板切割難題，創(chuàng)鑫激光采用“數(shù)字光斑+多槍模型”技術(shù)，通過高能密度光束的薄板A模式與階梯式能量輸出的厚板B模式，分別實(shí)現(xiàn)中薄板的高速切割與厚板的高質(zhì)量平整切割，完美替代了傳統(tǒng)火焰工藝。
走向更多高端智造領(lǐng)域
當(dāng)下，憑借單色性、相干性和平行性三大特點(diǎn)，激光加工已成為國內(nèi)外激光應(yīng)用中的主力，不僅推動(dòng)了傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，更在多個(gè)高端智造領(lǐng)域展現(xiàn)了卓越性能。
在船舶制造領(lǐng)域，船體板材零件傳統(tǒng)的下料方式主要有火焰切割、等離子切割、剪切加工以及激光切割幾種。相對(duì)于激光切割，其他的切割方式在許多方面存在不足，例如割縫寬、切割精度差，容易產(chǎn)生有害氣體，污染環(huán)境等。而激光切割的船用鋼板，割縫質(zhì)量好，切口面垂直性好，表面光滑，無需二次加工，可直接焊接，且熱變形小，曲線切割度高，有效降低了船舶鋼結(jié)構(gòu)的加工成本。
汽車生產(chǎn)制造則是激光加工技術(shù)應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域之一。比如，在汽車樣機(jī)和小批量生產(chǎn)中，三維激光切割機(jī)就得到了廣泛應(yīng)用，這不僅節(jié)省了傳統(tǒng)的樣板和工裝設(shè)備，還顯著縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。此外，激光焊接已成為汽車工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)工藝，一些汽車公司就采用了激光技術(shù)來焊接車身面板，成功地將不同厚度和涂敷表面的金屬板連接在一起，再進(jìn)行沖壓成型。
不僅如此，激光熱處理在汽車工業(yè)中同樣有著廣泛的應(yīng)用，例如對(duì)缸套、曲軸、活塞環(huán)、換向器以及齒輪等零部件的熱處理。在一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國家，激光加工技術(shù)與計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)和柔性制造技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)一步衍生出了激光快速成型技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠快速制造出精確的模型，還能夠直接通過金屬粉末的熔融來制造金屬模具，極大地拓展了激光加工技術(shù)的應(yīng)用范圍。
在航空航天領(lǐng)域，激光技術(shù)則主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復(fù)合材料、塑料、陶瓷及石英等。隨著航空事業(yè)的快速發(fā)展，鎢合金、鈦合金等特殊材料的激光切割工藝已成為航天事業(yè)的重要研究方向之一。
顯然，作為當(dāng)今制造業(yè)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，激光加工技術(shù)正日益展現(xiàn)出其強(qiáng)大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。
還需技術(shù)創(chuàng)新打破“同質(zhì)化”
當(dāng)激光技術(shù)在工業(yè)加工領(lǐng)域展現(xiàn)獨(dú)特魅力的同時(shí)，不少激光設(shè)備廠商卻卷入了所謂的“功率至上”“價(jià)格為王”的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)中。
曾劍鋒說，數(shù)據(jù)顯示，2023年激光切割成套設(shè)備銷售量突破11萬臺(tái)，但超半數(shù)產(chǎn)能均擁擠在中低端市場(chǎng)，重壓下持續(xù)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)更是讓行業(yè)的毛利率跌破3%。導(dǎo)致這一現(xiàn)象的主要原因，是部分企業(yè)陷入了“創(chuàng)新者的窘境”（即過于依賴現(xiàn)有的技術(shù)和需求，無法有效應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化）。
以船舶制造業(yè)為例，全球造船業(yè)三大指標(biāo)（造船完工量、新接訂單量、手持訂單量）連續(xù)15年穩(wěn)居世界第一的中國，每年需處理數(shù)以百萬噸計(jì)的鋼材，主要以中厚板為主。然而，在“高功率激光切割設(shè)備在工業(yè)制造領(lǐng)域滲透率進(jìn)一步提升的情形下，厚板市場(chǎng)的滲透率卻仍遠(yuǎn)低于薄板市場(chǎng)”，這說明，大多數(shù)企業(yè)仍在復(fù)刻“功率即效率、價(jià)低即訂單”的舊模式，而船舶、海工裝備等高端領(lǐng)域的需求缺口卻被扎堆進(jìn)入粗放式下料市場(chǎng)的企業(yè)置若罔聞。
業(yè)界普遍認(rèn)為，激光加工產(chǎn)業(yè)的出路，在于技術(shù)創(chuàng)新。
前不久，以光纖激光器及其配套解決方案為主營(yíng)業(yè)務(wù)的GW光惠激光，就憑借革命性的主動(dòng)式空調(diào)直冷技術(shù)（AAC技術(shù)），重新定義了激光設(shè)備的性能邊界，不僅讓萬瓦級(jí)的連續(xù)光纖激光器不再只有水冷制冷這一種制冷方式，還將其散熱技術(shù)帶上了一個(gè)更高的臺(tái)階。
另一家激光器廠商大族激光則瞄準(zhǔn)了“AI+激光應(yīng)用”賽道，加大了研發(fā)力度，以實(shí)現(xiàn)激光制造自動(dòng)化無人值守的智能生產(chǎn)模式。
曾劍鋒說，創(chuàng)鑫激光的角色也在變化，從“設(shè)備供應(yīng)商”轉(zhuǎn)向“制造能力賦能者”：一方面，協(xié)助客戶加速進(jìn)入高端市場(chǎng)實(shí)現(xiàn)價(jià)值閉環(huán)；另一方面，為激光加工行業(yè)開辟新增長(zhǎng)點(diǎn)。
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