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驚艷慕尼黑上海光博會(huì)!開創(chuàng)行業(yè)先河的數(shù)字激光光斑首次演示

驚艷慕尼黑上海光博會(huì)!開創(chuàng)行業(yè)先河的數(shù)字激光光斑首次演示

2024/3/21 11:29:48

近年來,"內(nèi)卷"現(xiàn)象在激光行業(yè)中愈演愈烈。激光技術(shù),這本該引領(lǐng)現(xiàn)代制造業(yè)前行的利劍,如今卻似乎陷入了自我較量的泥沼。尤其在激光切割領(lǐng)域,眾多廠商在激烈的同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)中迷失方向,陷入了無休止的內(nèi)耗。他們仿佛被卷入了一場(chǎng)無法掙脫的漩渦,對(duì)于如何找到破局之路,心中充滿了迷茫與無奈。

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山雨欲來風(fēng)滿樓,窮則思變顯英豪!令人欣慰的是,曾引領(lǐng)萬瓦風(fēng)潮的創(chuàng)鑫激光再度為行業(yè)注入全新活力,推出了革命性的紫笛數(shù)字光斑技術(shù)。在本次上海慕尼黑光博會(huì)上,創(chuàng)鑫激光不僅攜紫笛數(shù)字激光系統(tǒng)驚艷亮相,更展現(xiàn)出其開放、創(chuàng)新的格局以及推動(dòng)焊接工具新革命的堅(jiān)定決心,盡顯行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者風(fēng)范。

新型應(yīng)用所面臨的難題

隨著中國(guó)制造業(yè)的快速發(fā)展、傳統(tǒng)工業(yè)制造技術(shù)的迭代升級(jí),帶動(dòng)了各個(gè)行業(yè)對(duì)激光切割設(shè)備的需求,這也讓激光設(shè)備市場(chǎng)迎來持續(xù)增長(zhǎng),眾多廠商從中受益。但隨著越來越多玩家的參與,競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈,這一市場(chǎng)也逐漸趨于紅海。

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與之不同的是,得益于近些年新能源汽車、動(dòng)力電池等多個(gè)主要領(lǐng)域的蓬勃發(fā)展,激光焊接設(shè)備的需求量也在不斷增加,進(jìn)而推動(dòng)了激光焊接產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),2017-2022年,中國(guó)激光焊接設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模由71.4億元增長(zhǎng)到179.6億元。同時(shí)相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè),激光焊接設(shè)備行業(yè)在2025年市場(chǎng)規(guī)模將超300億。

因此,激光焊接是激光加工行業(yè)公認(rèn)的下一個(gè)藍(lán)海市場(chǎng)。目前,各大廠商為了從激光切割市場(chǎng)轉(zhuǎn)戰(zhàn)激光焊接市場(chǎng),紛紛加大研發(fā)投入力度。然而,相較于激光切割而言,激光焊接在技術(shù)和工藝上所面臨的挑戰(zhàn)更為艱巨,這也成為不少廠商在戰(zhàn)略推進(jìn)過程中難以逾越的障礙。

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在激光焊接領(lǐng)域,不同材料對(duì)于激光的吸收、反射和透射特性各不相同。因此,對(duì)于激光焊接過程中出現(xiàn)光能量分布不合理的情況,一方面會(huì)導(dǎo)致焊縫的表面質(zhì)量不佳,如飛濺、氧化及不平整等缺陷;另一方面則會(huì)導(dǎo)致焊縫內(nèi)部的氣孔、微裂紋、晶相分布不合理及應(yīng)力不均勻等問題,進(jìn)而影響焊接接頭的幾何及力學(xué)性能和耐腐蝕性。此外,激光焊接過程中還可能涉及多種材料的組合焊接,在這種情況下,不同材料之間的熱傳導(dǎo)系數(shù)、熱膨脹系數(shù)等物理性質(zhì)也存在差異,對(duì)焊接激光及工藝的要求更高。

這也正說明,確保激光在焊接材料上作用時(shí)的光能量分布起到精準(zhǔn)控制至關(guān)重要。同時(shí)也意味著激光焊接具有高度定制化特性,需要滿足客戶對(duì)不同產(chǎn)品的不同需求,就必須實(shí)現(xiàn)光斑可控。

而常規(guī)應(yīng)用于激光切割的光斑,直接用于激光焊接并不適宜,因?yàn)閮烧邔?duì)激光能量分布的需求存在顯著差異。為了完成激光應(yīng)用上的升級(jí),此前包括創(chuàng)鑫在內(nèi)的各大廠家,通過技術(shù)改進(jìn),在傳統(tǒng)激光器可調(diào)參數(shù)極為單一的基礎(chǔ)上,賦予光斑更多的變量。

例如,在激光切割頭內(nèi)集成可改變激光出射角度的反射鏡,使輸出光束能夠在加工材料表面進(jìn)行掃描,從而增加光束在空間上的靈活可變性。另外,也可根據(jù)應(yīng)用需求的不同,將激光器的能量分布從傳統(tǒng)的高斯型轉(zhuǎn)變?yōu)槠巾斝突颦h(huán)形,以實(shí)現(xiàn)均勻預(yù)熱、加熱和退火等效果。

紫笛數(shù)字光斑

真正同步、真正實(shí)時(shí)、真正任意形狀

但在創(chuàng)鑫激光看來,上述的種種技術(shù)改進(jìn)均沒有實(shí)現(xiàn)徹底的、真正的數(shù)字化光斑。問題主要體現(xiàn)在變換靈活性異質(zhì)化程度不高這兩個(gè)方面。

常規(guī)的激光器一般只能輸出一種固定且有限變化的激光,要實(shí)現(xiàn)光斑的精確控制,就必須改變光束的相位和幅度來調(diào)節(jié)光斑大小和形狀。可以利用振鏡來實(shí)現(xiàn),空間光調(diào)制器,也可以利用相對(duì)復(fù)雜的相干激光實(shí)現(xiàn)。

而要做到上述行為,就需要有專門的系統(tǒng)商開發(fā)控制系統(tǒng),用戶才能根據(jù)不同激光、系統(tǒng)適配各大應(yīng)用場(chǎng)景。這樣一來,不僅激光應(yīng)用的自由化程度不高,做不到光斑實(shí)現(xiàn)任意形狀,也存在對(duì)專門系統(tǒng)開發(fā)商的依賴性,既增加了成本,也會(huì)造成行業(yè)內(nèi)應(yīng)用工藝同質(zhì)化的現(xiàn)象。同時(shí),層層加碼的模式,也讓激光無法完美匹配應(yīng)用需求,從而讓激光的功效大打折扣。

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針對(duì)以上痛點(diǎn),創(chuàng)鑫激光在激光行業(yè)內(nèi)首創(chuàng)先河,推出了紫笛數(shù)字光斑技術(shù)。其原理是通過自研的工藝控制系統(tǒng),對(duì)每個(gè)像素光點(diǎn)的發(fā)光功率、頻率及占空比等參數(shù)進(jìn)行獨(dú)立控制及組合,就像RGB三原色一樣,自由調(diào)配出任何一種形態(tài)光斑。

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而在本次光博會(huì)上,創(chuàng)鑫激光也首次公開演示了紫笛數(shù)字光斑技術(shù)的精湛之處。那么,它是如何僅憑一臺(tái)激光器就實(shí)現(xiàn)任意形態(tài)光斑的神奇轉(zhuǎn)變呢?據(jù)現(xiàn)場(chǎng)演示,其工藝控制系統(tǒng)首先將輸出的光斑進(jìn)行網(wǎng)格化,通過實(shí)現(xiàn)每個(gè)網(wǎng)格的可調(diào)特性(包括功率、能量分布、波長(zhǎng)等維度),從而做到在標(biāo)準(zhǔn)的QBH輸出條件下實(shí)現(xiàn)真正同步、真正實(shí)時(shí)、真正任意形狀,并能輕松應(yīng)對(duì)不同維度光刀變化需求的數(shù)字光斑技術(shù)。

從演示效果上看,針對(duì)不銹鋼在非振鏡或非外部機(jī)械輔助作用下的紫笛數(shù)字光斑焊接,我們看到在焊接過程中,可以做到實(shí)時(shí)調(diào)整光斑的能量分布,從而成功獲得非直線的焊痕。

不銹鋼動(dòng)態(tài)光斑演示

紫笛數(shù)字光斑技術(shù)的核心優(yōu)勢(shì)在于,它不僅僅是做到對(duì)光斑的自由調(diào)配,更有望蛻變?yōu)榧す庑袠I(yè)的通用平臺(tái)技術(shù),引領(lǐng)行業(yè)革新。真正實(shí)時(shí)可調(diào)光斑的特性,使用戶徹底擺脫了傳統(tǒng)激光模式的束縛。用戶可以根據(jù)加工需求,靈活配置激光器的參數(shù),隨加工場(chǎng)景的變換而改變。由此可見,數(shù)字光斑技術(shù)對(duì)于行業(yè)的影響,一方面在于去除中間系統(tǒng)控制壁壘,打通光源到應(yīng)用的高速通道,大大提高加工效率、降低用戶成本;另一方面則是為行業(yè)的蛻變提供了一個(gè)契機(jī),設(shè)備廠商借助這項(xiàng)技術(shù)可探索激光加工更多新的應(yīng)用場(chǎng)景,拓寬激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域,從而破除激光產(chǎn)業(yè)的內(nèi)卷困境,為行業(yè)持續(xù)向前發(fā)展提供源源不斷的動(dòng)力!

基于“紫笛”提升焊接工藝效果

近年來,激光技術(shù)以高精度、高效率、非接觸式加工、廣泛適用性以及環(huán)保節(jié)能等多重優(yōu)勢(shì),在工業(yè)加工應(yīng)用中嶄露頭角,并逐步替代傳統(tǒng)工藝。作為推動(dòng)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要引擎,技術(shù)和工藝地不斷革新是激光行業(yè)發(fā)展得以生生不息的關(guān)鍵所在。正如古人所言:“流水不腐,戶樞不蠹?!?/p>

此前,雷同的技術(shù)耕耘重疊的市場(chǎng),導(dǎo)致持續(xù)了近兩年的價(jià)格戰(zhàn)。盡管價(jià)格戰(zhàn)的硝煙暫時(shí)退卻,但金屬切割等主流應(yīng)用領(lǐng)域依然深陷同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的泥潭,激光行業(yè)的內(nèi)卷現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。對(duì)于激光廠商而言,要在這樣的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出,唯有不斷尋求創(chuàng)新與突破,深入挖掘激光技術(shù)潛在的應(yīng)用場(chǎng)景,不斷探索應(yīng)用工藝的新境界,建立差異化的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),方能創(chuàng)造出更大的價(jià)值。

從實(shí)際應(yīng)用來看,隨著我國(guó)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的加速,越來越多的高端制造業(yè)對(duì)激光技術(shù)需求增加,也對(duì)激光工藝提出了更高的要求。例如,動(dòng)力電池的切割、焊接過程中常會(huì)遇到銅、鋁等高反材料。

銅、鋁作為當(dāng)前有色金屬消耗量中最高的兩種材料對(duì)于激光加工精度和加工速度要求越來越高,尤其是黃銅、紫銅。面對(duì)這一痛點(diǎn),包括創(chuàng)鑫在內(nèi)的眾多廠商也是從功率和亮度兩方面著手,以提升激光器的抗高反性和穩(wěn)定性。

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但在創(chuàng)鑫激光看來,僅僅依賴提升功率和亮度的方法來提升紫銅等高反材料的加工效率和質(zhì)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。紫銅這類材料對(duì)光纖激光的吸收率較低,加工難度較大,因此,需要更深入的探索和突破。基于紫笛數(shù)字光斑技術(shù)對(duì)光斑的自由調(diào)配特性,創(chuàng)鑫激光成功找到了全面攻克高反材料加工難題的方法。

通過“數(shù)字光斑”技術(shù),用戶可根據(jù)材料特性對(duì)輸出光斑進(jìn)行定制化調(diào)整,使其更加符合材料加工特性,實(shí)現(xiàn)材料的精細(xì)加工。對(duì)此創(chuàng)鑫激光也在光博會(huì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)演示,從實(shí)際表現(xiàn)來看,紫笛激光在紫銅焊接、紫銅+不銹鋼拼焊、9999銀拼焊、不同材料的拼焊中均可快速完成一次焊接作業(yè),且質(zhì)量極高。

6061鋁合金拼焊

6061鋁,是一種鋁合金材料,廣泛應(yīng)用于新能源動(dòng)力電池正極材料、航空航天等領(lǐng)域,紫笛數(shù)字激光對(duì)其在50mm/s的焊接速度下,能做到焊縫細(xì)膩、無飛濺、無裂紋等效果。

T2紫銅拼焊

針對(duì)高反代表材料——紫銅,紫笛數(shù)字激光能實(shí)現(xiàn)在100mm/s的焊接速度下,焊縫均勻、無飛濺、無裂紋,且焊后的機(jī)械性能可靠。

9999銀疊焊

針對(duì)首飾行業(yè)高反、精密代表性材料——9999銀,紫笛數(shù)字激光可實(shí)現(xiàn)在50mm/s的焊接速度下,焊痕精細(xì)、無燒灼、光澤均勻。

此外,紫笛數(shù)字激光在不同材料的拼焊上,也有良好的表現(xiàn)。眾所周知,不同材料的拼焊面臨著多重難點(diǎn),其中最為顯著的是材料間的物理和化學(xué)性質(zhì)差異。這些差異可能導(dǎo)致焊接過程中的熱傳導(dǎo)、熔化速度以及凝固行為出現(xiàn)不同,從而增加焊縫形成缺陷的風(fēng)險(xiǎn),如氣孔、裂紋和未熔合等。而不同材料之間的熱膨脹系數(shù)和機(jī)械性能也可能存在顯著差異,進(jìn)一步增加焊縫變形的可能性和控制難度。

304不銹鋼-T2紫銅拼焊

因此,激光焊接參數(shù)的選擇和優(yōu)化變得尤為重要。同時(shí),由于不同材料對(duì)激光的響應(yīng)不同,焊接過程中可能出現(xiàn)熔池流動(dòng)不穩(wěn)定、飛濺增多等問題,這要求激光焊接設(shè)備具有較高的穩(wěn)定性和精確性。而創(chuàng)鑫激光利用紫笛數(shù)字光斑能量分布的特點(diǎn),進(jìn)行多種熔點(diǎn)、導(dǎo)熱率、反射率差異較大的材料焊接,實(shí)現(xiàn)了在50mm/s的焊接速度下,焊縫美觀、無飛濺、且焊后的機(jī)械性能可靠,熔接效果極佳。

由此可見,憑借在核心器件及激光器等領(lǐng)域的深厚技術(shù)積累,創(chuàng)鑫激光能夠?yàn)榭蛻籼峁└痈咝Х桨?、解決行業(yè)痛點(diǎn)問題。而在同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)的紅海中,幫助用戶提升激光加工效率,優(yōu)化加工工藝僅僅只是紫笛數(shù)字光斑技術(shù)價(jià)值體現(xiàn)的一部分,而對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)未來的深度應(yīng)用和廣泛開拓,才是彰顯創(chuàng)鑫激光前瞻視野和宏大格局的關(guān)鍵所在。

焊接工藝革命:開放的數(shù)字光刀

行文至此,或許有不少人認(rèn)為,紫笛數(shù)字光斑只不過是一項(xiàng)能夠?qū)崿F(xiàn)光斑自由可調(diào)的技術(shù)。面對(duì)新興的應(yīng)用領(lǐng)域,盡管無需專門系統(tǒng)開發(fā)商的介入,但本質(zhì)上仍需依賴創(chuàng)鑫激光對(duì)相應(yīng)工藝特性進(jìn)行封裝,這似乎給人一種“一家獨(dú)大”的錯(cuò)覺。然而,創(chuàng)鑫激光并未采取這樣的做法。

從2023年國(guó)內(nèi)激光產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看,價(jià)格戰(zhàn)后疲態(tài)正逐步顯現(xiàn),同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)仍在日益加劇,業(yè)內(nèi)也流行著這樣一句話:國(guó)內(nèi)市場(chǎng)真的太“卷”了。作為曾經(jīng)的高附加值產(chǎn)業(yè),激光行業(yè)似乎正逐漸步向夕陽產(chǎn)業(yè)的境地。部分廠商在追求降本的路徑上漸行漸遠(yuǎn),不斷進(jìn)行垂直整合、橫向并購的發(fā)展模式,極大程度地降低了企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新能力。同時(shí),也有廠商在硬件比拼的賽道上忘我奔襲,追求單一特性極限,以此搶占更多的市場(chǎng)份額。這樣的產(chǎn)業(yè)生態(tài)是非常不利于激光行業(yè)發(fā)展,導(dǎo)致今年眾多激光相關(guān)企業(yè)普遍感受到前所未有的困難。

面對(duì)行業(yè)瘋狂內(nèi)卷,唯有從技術(shù)和工藝層面不斷提升用戶體驗(yàn),才能持續(xù)保持競(jìng)爭(zhēng)力。出于對(duì)市場(chǎng)趨勢(shì)和自身發(fā)展的深刻認(rèn)識(shí),當(dāng)同行還在不斷堆硬件,磨鋒刃之時(shí),創(chuàng)鑫激光已然脫離工業(yè)應(yīng)用最高功率、高功率高亮度技術(shù)最強(qiáng)等純硬件比拼,轉(zhuǎn)向更高層面的工藝技術(shù)以及更高格局的開放戰(zhàn)略,為激光技術(shù)開發(fā)更多的應(yīng)用場(chǎng)景、發(fā)揮更充足的加工優(yōu)勢(shì)而努力。

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全面開放數(shù)字光斑自定義能力的核心意義在于:打破行業(yè)內(nèi)工藝封閉、一家獨(dú)大、全行業(yè)被套娃的現(xiàn)狀,幫助設(shè)備廠商形成自身差異化價(jià)值優(yōu)勢(shì),以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)回歸價(jià)值本位。

紫笛數(shù)字激光作為一種靈活可變的激光,設(shè)備廠商可以根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域、所需光斑特性自行編寫,且封裝在工藝卡上,形成差異化優(yōu)勢(shì),完美匹配不同應(yīng)用需求。通過總線型智能應(yīng)用工藝控制器實(shí)現(xiàn)自定義激光器,高速靈活地對(duì)激光光刀全維度操控,并加密封裝確保絕對(duì)安全。

創(chuàng)鑫激光宣布全面開放可自由編輯的端口,并可編輯、自定義電路和軟件,意味著設(shè)備廠商在實(shí)現(xiàn)自主可控激光器的同時(shí),也可以形成差異化的獨(dú)門工藝。通過這項(xiàng)技術(shù),除了能夠幫助下游用戶快速迭代自身產(chǎn)品,開拓新興行業(yè)市場(chǎng),也能讓激光行業(yè)再度呈現(xiàn)“百花齊放”的盛況。

僅從上述在解決復(fù)雜材料焊接難題上所展現(xiàn)的非凡實(shí)力來看,創(chuàng)鑫激光憑借紫笛數(shù)字激光技術(shù),已經(jīng)開啟了引領(lǐng)焊接工具的新革命。隨著這一技術(shù)的深入應(yīng)用與不斷創(chuàng)新,我們有理由相信,創(chuàng)鑫激光將繼續(xù)引領(lǐng)焊接行業(yè)走向更高峰,開啟全新的焊接時(shí)代。

小結(jié)

無休止的惡性競(jìng)爭(zhēng)無法推動(dòng)激光行業(yè)的進(jìn)步,唯有不斷創(chuàng)新才是推動(dòng)行業(yè)向前發(fā)展的正道。紫笛數(shù)字光斑技術(shù)的誕生,為激光行業(yè)指明了良性發(fā)展的道路。創(chuàng)鑫激光的蛻變之旅意味著,只有跳脫出局限的思維,才能綻放出耀眼的光芒。作為一個(gè)充滿活力和潛力的行業(yè),我們需要的不是跟風(fēng),而是能夠找到新的破局方向。

未來,紫笛數(shù)字光斑技術(shù)將推動(dòng)激光技術(shù)與更多行業(yè)深度融合,助力企業(yè)攻克更多核心技術(shù)難題,從而進(jìn)一步拓寬激光技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。在不斷提升自身競(jìng)爭(zhēng)力的同時(shí),做大激光市場(chǎng),推動(dòng)激光產(chǎn)業(yè)更加繁榮昌盛,使中國(guó)制造在全球舞臺(tái)上更具影響力。


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黃莉
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