3月17日,一年一度的光电行业盛会——慕尼黑上海光博会在上海新国际博览中心盛大开幕。本届光博会上新品繁多,精彩纷呈。其中国产激光器龙头企业锐科激光在开展首日举行了现场发布会,包括单模块12kW激光器现场出光演示、100kW激光器进程汇报、ABP焊接激光器阵容升级、清洗用激光器、超快激光器全新亮相等,尤为引人注目。

 

锐科激光展台

 

发布会结束后,OFweek激光网小编联想到:当下激光市场竞争愈发激烈,企业如何找准定位,如何找到新的发展方向?或许可以从锐科激光的新品布局中受到一些启发。以下为笔者一点思考,愿与业内同仁共同探讨。

 

单模块12kW:预示激光切割核心技术的发展路径

近年来,万瓦激光逐渐成为“标配”,而光纤激光器也在朝着功率更高、体积更小、运行更稳定的方向发展。目前市面上的万瓦激光器基本都是多模激光器,这类产品往往体型硕大,配件繁多,故障隐患较多,因此提高单激光模块输出功率、优化整机结构就成了进一步优化激光器性能的关键。

 

本次光博会,锐科激光现场发布了单模块12kW激光器并在现场进行了出光切割演示。从现场切割效果来看,单模块12kW激光器的切割品质优于多模激光器的效果。与过去的多模12kW激光器相比,单模12kW激光器体积减少超过60%,重量减少超过40%,此外,由于不需要多束光路合束,光束质量更佳(75μm芯径可选@BPP<2.5mm X mrad),在薄板、中厚板切割效率上也大幅提升。

 

单模块12kW激光器现场出光

 

据锐科激光披露,在氮气切割1-10mm不锈钢时,12kW单模块激光器效率比多模提高70%以上,12-30mm效率提升30%以上;空气切割1-6mm碳钢时,单模块激光器比多模效率提高70%以上,10mm效率提升40%。与此同时,单模块激光器简化了模块间的光路、电路、水冷等系统,结构更为简单,减少了故障隐患,可靠性也大大提高。

 

目前国内能自主生产万瓦激光器的厂家比比皆是,但公开发布12kW单模块激光器的仅有锐科激光、创鑫激光2家。OFweek激光网发现,这两家国产激光器代表企业有一个共同点,即具备完整或相对完整的核心器件自研、自产能力,而这是实现功率更高、产品更稳定的关键!

 

以锐科激光本次展会发布的12kW单模块激光器为例,该激光器所有光学部件(包括有源光纤、976nm泵浦源、高功率合束器、新一代R-QP传输光缆等)均为自主研发。其中,全新升级的有源光纤比传统光纤吸收系数提升50%,光子暗化性能提升40%,光纤承受功率提升超过40%,结合新的非线性抑制专利技术,能够有效抑制光纤中的SRS,亮度提升30%-40%。而Raycus 976nm泵浦源在33.8倍加速老化的环境下经过了8000小时的实时测试(约为27万小时),功率依然保持稳定。

 

10万瓦激光器即将交付:对多个领域意义重大

除了单模块12kW激光器现场演示外,锐科激光还发布了更令人震撼的产品——多模100kW光纤激光器。据OFweek激光网了解,锐科激光接到某研究所的10万瓦多模组超高功率激光器订单,目前生产工作已接近尾声,预计将在今年年中完成交付。这款激光器将会用于航空航天、轮船高铁、核电等工业领域,包括高压蒸汽管道焊接、轮船高铁航天器等大型工件主体焊接等。

 

10万瓦多模组超高功率激光器

 

提到10万瓦,不得不提2017年的德国慕尼黑光电展上,IPG便已展出12万瓦的光纤激光器,但对中国市场仅销售最高功率为15kW的工业用激光器(那时15kW仅为预售,实际上市面上最高功率只有12kW)。当时国产激光器正处在千瓦向万瓦攻关的关键时期,尽管国内已有个别企业能够实现万瓦激光器出光,但还未能实现工业化生产及应用。时隔4年,10万瓦级的国产激光器终于打破了国外的垄断,迈向了工业市场。

 

在笔者看来,开发10万瓦甚至更高功率的激光器对工业、科研、国防等领域有着重大意义。就工业市场而言,目前激光的渗透率不足10%,传统工艺设备的升级替代空间非常巨大。在冷加工方向上超快激光承担了开发应用、拓展市场的重任,而热加工方向则是超高功率激光承担了这一重任。随着超高功率技术逐渐成熟,更多高端应用市场将被打开,未来可期!

 

激光焊接家族:打破同质竞争,打开发展新局面

除了万瓦产品的更新外,锐科激光也对焊接激光器系列进行了升级。实际上早在2018年底,锐科激光便已公开表示激光焊接市场的机遇已经到来,将大力研发焊接激光器技术。2019年7月,南京理工大学朱日宏、沈华教授团队研制的万瓦级光闸样机在锐科激光通过了样机性能测试;10月,锐科激光与哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室、哈尔滨工大焊接科技有限公司在哈尔滨工业大学签订了三方战略合作协议;2020年上半年,锐科激光推出了“带光闸高功率光纤激光器”和“光束可调高功率光纤激光器”,进入高端焊接市场。在2020年受疫情影响的情况下,锐科激光焊接激光器销量同比增长152%!

 

据悉,锐科激光自去年发布光束可调的ABP激光器后,市场反响良好。为适应更多应用场景的需求,锐科激光丰富了ABP激光器的型号配比,过去只有6+6一种型号,现在已开发出6+6、4+4、4+2、2+4、3+3、2+2等多种型号,不同的机型可以满足不同的应用需求。全系列的ABP激光器均采用锐科自主研发的多芯层光纤,可以进行中芯功率和环芯的功率独立调节;在焊接过程中会形成等离子云,几乎没有飞溅;焊缝表面更加的光滑平整,而且熔深更深,熔池更宽。

 

锐科激光全系列ABP激光器

 

同时,面对愈发繁荣的激光手持焊市场,锐科激光推出了小体积手持焊专用激光器,体积和重量均减少50%左右,更加便于集成。此外,锐科激光还发布了一款与航天三江激光产业技术研究院共同研发的焊接检测系统。这款焊接检测系统可以在焊前、焊中、焊后实时监测焊接质量,降低企业检测成本、提高生产效率,解决了高自动化企业在成本、效率、质量三者之间难以平衡的痛点问题。

 

从3年前开始布局焊接,到3年后形成多机型、多功能、多场景、包含检测系统在内的激光焊接家族,可以看出锐科激光强大的技术研发实力以及对这一市场发展的决心。而焊接激光器逐年增长的销量,也预示着这一市场的广阔前景。在万瓦激光扎堆切割市场、一味拼价格的当下,只有摆脱同质化竞争,打开新的应用市场,才能真正促进激光行业的良性发展。

 

清洗激光器:高端制造的必备武器

在激光清洗方面,锐科激光带来了升级版高能量脉冲清洗激光器RFL-P500H。该激光器4档脉宽可调(30/50/70/100ns),脉宽可低至30ns,更高的单脉冲能量(最高可达50mJ@10kHz),热效应更小,清洗能力更强,在效果和效率满足要求的情况下,比上一代产品在玻璃除膜清洗效率上提速20%。

 

升级版高能量脉冲清洗激光器RFL-P500H

 

据悉,锐科激光还积极探索激光内壁清洗(采用前聚焦技术,通过前聚焦将聚焦光进行后反射扫面形成圆形从而达到内壁清洗的目的)和复合清洗技术(由锐科激光首创并具有自主知识产权,对比单激光500W效率提升百分之200,开发多波长复合激光应用),并开发了激光清洗质量检测系统(不仅可以用于封闭式平面清洗系统检测,还可适用于飞行清洗检测,反应速度快)。

 

尽管激光清洗的市场规模及增速不及其他应用,但激光清洗对高端制造的意义非常重大。在我国众多制造业门类中,不论是模具、微电子,还是机械零部件、城市建筑、大型装备,这些行业都对清洗有着非常巨大的需求。传统的清洗工艺(如喷砂、打磨、化学药剂等)污染大、效率低,已不足以满足市场发展和环境保护的需求,更高效、更环保、无应力、无损伤的激光清洗技术替代传统清洗工艺是大势所趋。

 

目前,激光清洗已在新车制造、高铁轮对及转向架、飞机蒙皮除漆等领域取得市场化突破,而船舶清洗(包括钢构桥梁的大型机械部件、石油管道等其他大型基建领域)则仍在进行相关的技术攻关。可以说,未来的高端制造业与激光技术的绑定会越来越深,激光清洗将成为高端制造的必备武器。

 

布局超快激光:把握高端制造新蓝海

前面提到的激光加工都是热加工,是利用激光的高能量密度,达到处理材料的效果。而超快激光属于冷加工,是利用激光光子的高峰值功率,产生光子电离效应,打断材料(特别是有机材料)或周围介质内的化学键,改变材料分子结构,进而使材料发生非热过程破坏,没有热影响区的材料汽化。如:塑料色变打标、脆性材料精密切割打孔、微型光波导制备、精密划线刻蚀等等。随着消费电子、新型显示、生物医疗、3D打印、高端装备等新应用的发展,对于激光加工精细度要求越来越高,超快激光已经成为精密加工的重要方向。

 

国神超快激光器新品

 

锐科激光于2019年收购国神光电,正式进军超快激光领域。2020年,国神光电转产锐科无锡工厂,生产效率倍增。而在本次光博会上,国神光电再度发布了3款超快新品:大能量皮秒激光器、大功率飞秒激光器和266nm深紫外皮秒激光器。这三款产品将在厚玻璃切割、蓝宝石切割、柔性显示材料切割等方面发挥巨大作用。

 

实际上,超快激光的特性使其在精密加工上有着得天独厚的优势,近年来超快激光的市场增长速度也一直高于激光行业整体的增速。随着我国制造业向高端制造转型,高精密制造的需求将显著增加,尤其是消费电子领域的快速发展,将带来透明及半透明材料激光加工巨大的市场需求,而这仅仅是高端制造为超快激光带来广阔蓝海市场的一个缩影。