在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中，激光技術(shù)扮演著越來越重要的角色。隨著“中國制造2025”戰(zhàn)略的推進(jìn)，中國制造業(yè)正在向高端化、智能化轉(zhuǎn)型，傳統(tǒng)加工工藝已難以滿足市場對產(chǎn)品生產(chǎn)更高效率、更高精度的要求。激光技術(shù)憑借其效率高、耗材少、材料變形小、對加工對象適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)的各環(huán)節(jié)滲透率不斷提高，成為高端制造中不可或缺的重要加工工具。

借助這樣的時(shí)代背景，高端激光加工設(shè)備越來越受到重視。據(jù)OFweek產(chǎn)業(yè)研究院統(tǒng)計(jì)，2017年我國激光設(shè)備市場規(guī)模接近450億元，預(yù)計(jì)2020年能接近819億元，2022年接近1179億元。其中，2017年激光切割設(shè)備市場規(guī)模超過200億元，占全國工業(yè)激光加工設(shè)備市場規(guī)模的46％。在激光器的選配方面，光纖激光器又是激光加工市場的主流選擇，2017年光纖激光器的市場占比達(dá)到47％?？梢哉f，在當(dāng)前的激光加工應(yīng)用中，激光切割是最為主流的應(yīng)用方案，而光纖激光器則是最為普及的光源系統(tǒng)。

激光切割設(shè)備的“奔二之路”

2018年，國內(nèi)關(guān)于激光切割提到最多的一個(gè)詞就是“萬瓦級”。實(shí)際上早在2017年，大族激光、奔騰激光等國內(nèi)領(lǐng)先的激光設(shè)備廠商便先后推出了12KW的激光切割設(shè)備并實(shí)現(xiàn)小批量出貨。到了2018年，12KW激光切割機(jī)在各大展會上如雨后春筍般涌現(xiàn)，而在大族激光、奔騰激光推出15KW激光切割設(shè)備之后，“萬瓦級激光切割”更是成了激光加工行業(yè)的熱點(diǎn)詞匯。不論是終端加工用戶，還是激光設(shè)備廠商，還是激光器供應(yīng)商，都在朝著“萬瓦級”的方向靠近。

盡管這一趨勢明顯，但萬瓦級設(shè)備的推廣并沒有想象中那么容易。由于大功率激光切割機(jī)相比于中低功率激光切割機(jī)發(fā)展較晚，對國外進(jìn)口依賴較大，進(jìn)口高功率激光器及功能部件價(jià)格居高不下，導(dǎo)致設(shè)備整體價(jià)格非常高。同時(shí)，“萬瓦級”激光切割設(shè)備剛推向市場，設(shè)備穩(wěn)定性、加工質(zhì)量、投入產(chǎn)出比等一系列問題還需要經(jīng)過較長時(shí)間的市場檢驗(yàn)。因此，現(xiàn)階段萬瓦級激光切割設(shè)備還處在“吃螃蟹”階段，只有少數(shù)加工用戶選擇了“高性能、高價(jià)位、穩(wěn)定性待驗(yàn)證”的“萬瓦級”激光切割設(shè)備。

當(dāng)然，多數(shù)用戶選擇觀望，并不意味著這一市場是個(gè)虛幻的泡沫。隨著中厚板材加工需求的大幅增長，超高功率激光切割設(shè)備相比中小功率激光切割設(shè)備的優(yōu)勢十分明顯。一方面，同等厚度的板材，萬瓦級切割設(shè)備的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中小功率，另一方面，功率大幅提高之后切割工藝也隨之發(fā)生了革命式的升級，在保證切割效率的同時(shí)還大大降低了用戶加工的成本，同時(shí)也解決了“厚碳鋼板生產(chǎn)不穩(wěn)定”等老大難問題。可以認(rèn)為，盡管目前“萬瓦級”切割設(shè)備距離大批量走向市場、走向終端用戶還需要一段時(shí)間，但隨著穩(wěn)定性和高價(jià)位問題的逐步解決，“萬瓦級”切割設(shè)備在加工方面的優(yōu)勢將會得到全面釋放。

看到了這樣的發(fā)展前景，激光設(shè)備廠商當(dāng)然不會滿足于讓15KW成為激光切割的上限。2019年3月9日，大族激光宣布20KW光纖激光切割機(jī)成功簽約并即將交付，將激光切割設(shè)備的發(fā)展推向了“奔二之路”。

國產(chǎn)激光光源再攀高峰

前文提到，萬瓦級激光設(shè)備的裝機(jī)量不大，很重要的一個(gè)原因便是進(jìn)口激光器價(jià)格過高。這對國內(nèi)的激光器制造商而言是個(gè)機(jī)會。實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，打破國外壟斷，既能提升自己的競爭力，更能促使外商降價(jià)，推動產(chǎn)業(yè)更好發(fā)展。激光設(shè)備踏上“奔二之路”，也在鞭策著國內(nèi)激光器制造商加大研發(fā)投入，提前進(jìn)行技術(shù)儲備。

在業(yè)內(nèi)矚目的上海慕尼黑光博會上，我們見證了國產(chǎn)激光器在高功率探索上的最新突破。創(chuàng)鑫激光推出了25000W超高功率光纖激光器，這是目前市面上用于切割應(yīng)用功率最高的光纖激光器。創(chuàng)鑫激光工程師在現(xiàn)場進(jìn)行了70mm不銹鋼的切割演示。從現(xiàn)場切割效果可見，70mm不銹鋼端面平滑完整，錐度遠(yuǎn)小于火焰、等離子切割等傳統(tǒng)加工工藝，可免去二次加工?？梢哉f，超高功率光纖激光器在超厚板材加工方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。

據(jù)OFweek激光網(wǎng)編輯了解，這款超高功率光纖激光器使用超高功率全光纖合成，高效率泵浦耦合及高亮度激光合束，能實(shí)現(xiàn)高能量密度與超高功率輸出。其激光輸出頭最大可承受輸出功率＞50000W，采用雙層密封循環(huán)水冷技術(shù)，回返光消除比例＞80％，可實(shí)現(xiàn)高反材料的連續(xù)穩(wěn)定切割。

依托在激光光學(xué)器件及器件上游的光學(xué)原材料冷加工上的技術(shù)沉淀，創(chuàng)鑫激光在高功率／高光束質(zhì)量的激光合成單元、超高功率／高可靠性、光束質(zhì)量可控激光能量合成器件、超高功率／可靠性激光輸出頭器件三大核心技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)突破，最終推出超高功率工業(yè)激光器。

就目前而言，超高功率激光設(shè)備的市場還有待開拓，超高功率激光器也處在探索階段，但對科技型公司而言，提前布局，及早進(jìn)行技術(shù)儲備是把握未來發(fā)展的重要手段之一。據(jù)了解，早在2016年2月，創(chuàng)鑫激光便開始進(jìn)行25000W光纖激光器的項(xiàng)目預(yù)研。經(jīng)過三年的不懈努力，這一產(chǎn)品終于面向市場。

除25000W超高功率光纖激光器外，創(chuàng)鑫激光還同步發(fā)布了4000W單模光纖激光器及M⁵ BOX激光器。創(chuàng)鑫激光的4000W單模光纖激光器已應(yīng)用在25000W超高功率光纖激光器上，是當(dāng)前國內(nèi)單一模塊功率最高的產(chǎn)品。與多模連續(xù)光纖激光器相比，4000W單模連續(xù)光纖激光器體積減小了16％，重量減輕了51％，但切割效率卻有著明顯提升（切割1－4mm碳鋼效率提高29％－51％；切割1－12mm不銹鋼效率提高55％－86％），切割效果也更為穩(wěn)定。

總結(jié)

目前，高于1.5KW的高功率光纖激光器國產(chǎn)化率僅為11％，對外進(jìn)口依賴高，國產(chǎn)替代空間大。在特種汽車制造工業(yè)、船舶制造工業(yè)、機(jī)械級器械制造工業(yè)、冶金行業(yè)、建筑行業(yè)、鐵道交通建設(shè)行業(yè)、油氣開采行業(yè)、科研及軍事等領(lǐng)域需求的推動下，通過采用更高功率的泵浦源、更先進(jìn)的特種光纖設(shè)計(jì)和高功率光纖合束技術(shù)，光纖激光器輸出功率達(dá)到數(shù)萬瓦級。同時(shí)，模塊化的設(shè)計(jì)縮短了新產(chǎn)品開發(fā)周期，大大提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性和可靠性。

在未來，配置萬瓦、數(shù)萬瓦的大功率光纖激光器的工業(yè)裝備將在高端制造的應(yīng)用場景中發(fā)揮更大的作用。