如今，激光技術(shù)應(yīng)用行業(yè)廣泛，尤其在金屬行業(yè), 在“柔性制造”方式被大力推廣的今天，金屬零部件產(chǎn)業(yè)正由大批量生產(chǎn)愈發(fā)向靈活的小批量、多樣化的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型升級(jí)，激光技術(shù)能夠迅速適應(yīng)多種材料、多種形狀和尺寸，特別適用于柔性加工，將在這一變革中發(fā)揮核心作用。
同時(shí)，基于激光的高精密、高速度、高柔性化等特點(diǎn)，自動(dòng)化與激光系統(tǒng)結(jié)合是大勢(shì)所趨。在工業(yè)4.0的大趨勢(shì)下，這些結(jié)合會(huì)越來(lái)越緊密，特別是近年來(lái)，自動(dòng)化的切割、焊接產(chǎn)品持續(xù)呈現(xiàn)高速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，應(yīng)用領(lǐng)域愈發(fā)廣泛。
金屬行業(yè)可謂是激光加工最重要的應(yīng)用市場(chǎng)之一，中國(guó)鈑金市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)如今已逐漸轉(zhuǎn)為高品質(zhì)、高技術(shù)含量產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)。
鈑金加工行業(yè)為了順應(yīng)國(guó)際市場(chǎng)的發(fā)展潮流，加工技術(shù)的轉(zhuǎn)型勢(shì)在必得。包括激光切割、激光焊接、激光打標(biāo)、激光增材制造等激光加工技術(shù)和工藝將被越來(lái)越多地應(yīng)用于金屬制品和材料的加工中。
高功率激光加工市場(chǎng)強(qiáng)勢(shì)激光切割獨(dú)占鰲頭
近年來(lái)，激光切割以其高效，高能量密度、非接觸式加工和柔性等特點(diǎn)，以及在精度、速度和效率等方面的優(yōu)勢(shì)，已然成為鈑金切割行業(yè)的理想解決方案。作為一種精密的加工方法，激光切割幾乎可以加工所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。在金屬板材切割領(lǐng)域，從微米級(jí)的超薄板件到數(shù)十毫米的厚板，都可以進(jìn)行高效的切割。可以說(shuō)，激光切割在鈑金加工業(yè)掀起了一次重要的工藝革命。
據(jù)悉，激光切割機(jī)市場(chǎng)在2016 -2020年期間的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到8.91 %。高功率激光切割設(shè)備能以極高的精度加工門類廣泛的材料，無(wú)論是鋼材、鋁材或是塑料等。其多功能性使制造商能夠靈活切割材料并打造出具有復(fù)雜幾何形狀的產(chǎn)品和部件。
無(wú)論是精準(zhǔn)切割熱成形片，抑或是打造車體和車管等具有復(fù)雜設(shè)計(jì)和維度的異型部件。如今，傳統(tǒng)的切割機(jī)正被光束品質(zhì)優(yōu)異及自動(dòng)化程度高的激光切割設(shè)備日益取代。
此外，得益于國(guó)內(nèi)光纖激光器、控制系統(tǒng)、加工頭以及激光切割機(jī)整機(jī)集成在技術(shù)和成本領(lǐng)域的進(jìn)步，2016年，應(yīng)用于薄板加工市場(chǎng)的激光切割機(jī)數(shù)量基本已經(jīng)翻了一番。這些進(jìn)展也加快了原本以沖床、剪板機(jī)為主體的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝向激光加工的轉(zhuǎn)換。
另?yè)?jù)一份報(bào)告顯示，2016 年，全球高功率激光加工類別的收入占據(jù)所有工業(yè)激光器營(yíng)收總額的47% 以上。金屬切削是高功率激光加工收入的增長(zhǎng)驅(qū)動(dòng)因素，特別是鈑金切割，2016年共售出超過(guò)7,000套相關(guān)的激光系統(tǒng)和激光器，占總收入的76%以上。在這一類別中，大量應(yīng)用于鈑金切割加工的高功率光纖激光器的增長(zhǎng)是非常明顯的，因?yàn)楣饫w激光器的銷量增幅與CO2 產(chǎn)品相比高出30%，繼續(xù)占主導(dǎo)地位。光纖激光器收入在所有高功率激光加工板塊中占據(jù)了近50% 的份額。
同時(shí)，高功率和高亮度的直接半導(dǎo)體激光器正獲得越來(lái)越大的市場(chǎng)份額，因?yàn)楦嗟募缮陶陂_發(fā)和引入用于釬焊、焊接和切割應(yīng)用的激光系統(tǒng)。例如，Mazak在2016年下半年研發(fā)出一款革新激光切割理念的4kW激光切割機(jī)OPTIPLEX 3015 DDL。這款設(shè)備使用新一代激光發(fā)生器，將直接半導(dǎo)體激光技術(shù)(DDL)應(yīng)用于鈑金切割上。DDL除了在切割薄板時(shí)的速度有較大突破外，在中厚板切割應(yīng)用中，其品質(zhì)與CO2 激光產(chǎn)品相比甚至已有所超越。而在加工厚板材料時(shí)，設(shè)備加工出的工件表面品質(zhì)和邊緣質(zhì)量要優(yōu)于光纖激光切割。
金屬激光增材制造領(lǐng)域突破不止
伴隨“中國(guó)制造2025”及“增材制造推進(jìn)計(jì)劃”的出臺(tái)和實(shí)施，近幾年來(lái)，增材制造(3D打印)在全球迅速升溫，成為行業(yè)焦點(diǎn)之一，該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、醫(yī)療、金屬、模具等工業(yè)領(lǐng)域，更成為制造業(yè)向智能化快速轉(zhuǎn)型的核心加工要素。增材制造技術(shù)通過(guò)獲取物體的3D打印模型，從而使具有復(fù)雜設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在增材制造的幫助下輕易通過(guò)概念化手段，以更高的精度被打造出來(lái)。
不同的技術(shù)可用于實(shí)現(xiàn)增材制造，如直寫成型、熔融沉積成型、光固化立體造型、電子束熔煉、選擇性熱燒結(jié)(SHS)、選擇性激光燒結(jié)(SLS)、選擇性激光熔化(SLM)、直接金屬激光燒結(jié)、分層實(shí)體制造和粉床法等。據(jù)預(yù)測(cè)，2016-2026年間，該市場(chǎng)的復(fù)合年增長(zhǎng)率將達(dá)到18-22%。增材制造技術(shù)有望為零部件及成品設(shè)計(jì)提供更多用武之地。
這幾年，增材制造無(wú)疑是熱門詞兒。而激光增材制造技術(shù)也在多個(gè)行業(yè)破繭而出。例如在2016年，我們欣喜地看到，國(guó)內(nèi)外的激光增材制造領(lǐng)域已悄然迎來(lái)了多項(xiàng)突破性成果，尤其是在金屬加工領(lǐng)域。
例如，由華中科技大學(xué)曾曉雁教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)完成的“大型金屬零件高效激光選區(qū)熔化增材制造關(guān)鍵技術(shù)與裝備”項(xiàng)目是目前全球效率和尺寸最大的高精度金屬零件激光3D打印裝備。項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了大型復(fù)雜金屬零件的高效、高精成形。首次在SLM裝備中引入雙向鋪粉技術(shù)，成形效率比同類裝備高出20-40%。
激光選區(qū)熔化(Selective laser melting，簡(jiǎn)稱SLM)是制造工藝的一次重大變革，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)加工切削銑，SLM作為一種材料堆積制造方式，可以制造各種復(fù)雜形狀，充分發(fā)揮材料的效能比，是未來(lái)綠色制造的主要方式之一。此外，作為金屬零件的直接增材制造技術(shù)之一，SLM技術(shù)成形精度高、性能好、無(wú)需工模具，屬于典型的數(shù)字化過(guò)程，目前在復(fù)雜精密金屬零件的成形中具有不可替代性。
