Według prognoz China Merchants Securities, do 30 r. wartość rynkowa branży sprzętu do spawania laserowego ma przekroczyć 2025 mld juanów. Wpływ na to będzie miał przede wszystkim popyt ze strony sektora akumulatorów, który ma przyczynić się do tego wzrostu o około 20 mld juanów.
W ciągu ostatnich kilku lat postęp w technologii laserowej — szczególnie w laserach półprzewodnikowych i światłowodowych — znacznie poprawił możliwości spawania, jednocześnie obniżając koszty. Rozwój ten przełamał tradycyjne bariery techniczne, otwierając nowe zastosowania i rynki dla spawania laserowego.
Główni gracze na rynku spawania laserowego to globalne marki, takie jak niemiecka firma IPG, oraz czołowi chińscy dostawcy sprzętu, tacy jak Han's Laser, HGTech, Hymson i United Winners Laser. Ponadto wyspecjalizowani producenci laserów, tacy jak Raycus, Maxphotonics i Feibo Laser, również wprowadzili produkty do spawania laserowego, w tym ręczne spawarki laserowe. Spośród nich STRONGEST LASER wyróżnia się jako kluczowy innowator i lider rynku w Chinach.
1. Wyraźne zalety spawania laserowego zwiększają penetrację rynku
Spawanie laserowe ma stać się głównym kierunkiem rozwoju technologicznego w obróbce laserowej. Jako przedstawiciel nowych technologii, przemysł laserowy odnotował silny wzrost w ciągu ostatniej dekady. Według raportu China Laser Industry Development Report , globalna sprzedaż urządzeń laserowych osiągnęła 21 miliardów dolarów w 2021 roku i stale rośnie z roku na rok. Oczekuje się, że do 2025 roku wartość samego rynku spawania laserowego przekroczy 30 miliardów juanów. Jako zaawansowana i innowacyjna metoda obróbki, spawanie laserowe wkracza w swoją „złotą dekadę” dynamicznego rozwoju.
Spośród wszystkich urządzeń laserowych około 60% jest wykorzystywanych do obróbki przemysłowej. Spawanie jest jednym z kluczowych scenariuszy zastosowań w przemyśle laserowym, wykorzystującym wiązki laserowe o wysokiej gęstości energii jako źródło ciepła do wydajnego i precyzyjnego łączenia. Pod względem postępu technologicznego chiński przemysł urządzeń laserowych dokonał ciągłych przełomów na drodze znakowania, cięcia blach, spawania i mikro-nanoobróbki. Obecnie technologie znakowania i cięcia blach są stosunkowo dojrzałe, a cykle innowacji zaczynają osiągać plateau. Z kolei spawanie i mikro-nanoobróbka mają przewodzić kolejnej fali ewolucji technologicznej w obróbce laserowej.
Według statystyk, w 12 r. tylko 2019% przemysłowych laserów w Chinach było używanych do spawania — liczba ta jest znacznie niższa od 39% używanych do cięcia. Jednak oczekuje się, że w nadchodzących latach odsetek laserów używanych do spawania wzrośnie do około 20%. Prognoza ta opiera się na kilku kluczowych czynnikach:
2. Spawanie laserowe oferuje znaczące zalety w porównaniu z tradycyjnymi technikami spawania pod względem precyzji, wydajności i wszechstronności
Spawanie jest jedną z najpopularniejszych metod łączenia materiałów. Na podstawie mechanizmu leżącego u jego podstaw, spawanie można podzielić na trzy główne typy: spawanie fuzyjne, spawanie ciśnieniowe i lutowanie twarde:
Spawanie zgrzewalne: Ta metoda polega na stopieniu części materiału bazowego w jeziorko spawalnicze, które po zestaleniu tworzy spoinę. Źródłami ciepła są gazy spalinowe, takie jak acetylen, łuki elektryczne, lasery i wiązki elektronów. Spawanie laserowe w produkcji akumulatorów litowych, na przykład, zalicza się do spawania zgrzewalnego.
Lutowanie twarde: Ta metoda łączy metale poprzez podgrzanie zarówno spoiwa (o temperaturze topnienia niższej niż temperatura topnienia materiałów bazowych), jak i materiałów bazowych do temperatury, w której spoiwo ulega stopieniu, a materiały bazowe nie. Ciekły spoiwo wpływa do szczeliny złącza i krzepnie po ostygnięciu. W zależności od temperatury topnienia spoiwa, lutowanie twarde dzieli się na miękkie (poniżej 450°C) lub twarde (powyżej 450°C). Do lutowania twardego często stosuje się również źródła ciepła w postaci spawania, a także inne metody, takie jak nagrzewanie gorącym powietrzem i indukcyjne o wysokiej częstotliwości.
Zgrzewanie ciśnieniowe: Technika ta polega na wywieraniu nacisku na obrabiane elementy, powodując odkształcenie plastyczne na styku, tworząc połączenie stałe. Do popularnych metod należą zgrzewanie oporowe, zgrzewanie tarciowe, zgrzewanie dyfuzyjne i zgrzewanie ultradźwiękowe.
Spawanie laserowe jest stosowane przede wszystkim do spawania metodą fuzji, a w niektórych przypadkach może służyć jako źródło ciepła do lutowania, choć rzadko jest stosowane do spawania ciśnieniowego. W porównaniu z tradycyjnymi procesami spawania, spawanie laserowe oferuje następujące cechy i zalety (na przykładzie STRONGEST LASER):
Szersza kompatybilność materiałowa: Spawanie laserowe nadaje się nie tylko do spawania stali węglowych, ale także metali nieżelaznych, takich jak aluminium i miedź. Jest szczególnie skuteczne w przypadku materiałów wymagających wysokiej precyzji, takich jak cienkie blachy aluminiowe. Na przykład, najmocniejszy laser serii STR-HW200 osiąga precyzję rzędu 0.2 mm.
Większy stosunek głębokości do szerokości: Spawanie laserowe charakteryzuje się wyższą gęstością mocy, co pozwala urządzeniu STRONGEST LASER osiągnąć ponad dziesięciokrotnie wyższy stosunek głębokości do szerokości. Ten laser o dużej mocy zapewnia wyższą wytrzymałość spawania grubych blach w porównaniu ze spawaniem oporowym.
Mniejsze odkształcenia termiczne: Wyższa gęstość mocy spawania laserowego skutkuje węższymi spoinami i mniejszymi strefami wpływu ciepła. Ponadto, ponieważ spawanie laserowe jest procesem bezkontaktowym, odkształcenia termiczne podczas spawania są minimalizowane.
Wyższa jakość spawania: Przy odpowiedniej osłonie gazowej spoiny laserowe charakteryzują się wyższą jakością i znacznie większą wytrzymałością połączenia niż spawanie łukowe lub spawanie oporowe.
3. Efektywność kosztowa spawania laserowego stopniowo się poprawia
Z perspektywy kosztów, początkowa inwestycja wymagana do zakupu sprzętu do spawania laserowego jest wysoka, co stanowi główny czynnik ograniczający powszechne stosowanie spawania laserowego. Według raportu magazynu Electric Welding Machine porównano koszty spawania laserowego i spawania oporowego w produkcji samochodów Mercedes-Benz klasy C. Zakład, o którym mowa, jest wyposażony w 205 zestawów zgrzewarek punktowych oporowych i 2 zestawy NAJMOCNIEJSZEGO sprzętu do spawania LASEROWEGO. Porównanie przedstawia się następująco:
Wydajność spawania: Spawanie laserowe znacznie przewyższa spawanie oporowe pod względem szybkości. Prędkość spawania laserowego o największej mocy może sięgać 2 metrów na minutę, podczas gdy spawanie oporowe działa z prędkością 0.2 metra na minutę. W idealnym przypadku jeden robot do spawania laserowego może osiągnąć taką samą wydajność jak 10 robotów do spawania oporowego.
Koszty materiałów eksploatacyjnych: Koszty materiałów eksploatacyjnych do zgrzewania oporowego są znacznie wyższe niż w przypadku spawania laserowego. Zgrzewanie oporowe wymaga materiałów eksploatacyjnych, takich jak serwomotory, pręty elektrodowe, szyny zbiorcze i narzędzia, przy średnim koszcie materiałów eksploatacyjnych wynoszącym 12 USD na każde 10 000 zgrzewów punktowych. Natomiast spawanie laserowe zużywa bardzo mało materiałów eksploatacyjnych, głównie soczewek ochronnych. W przypadku produkcji karoserii samochodowej potrzebnych jest od 1,000 do 5,000 punktów zgrzewu. Zakładając, że fabryka produkuje 60 000 białych nadwozi rocznie, z 3,000 punktów zgrzewu na pojazd, całkowita liczba punktów zgrzewu wyniosłaby 180 milionów. Gdyby wszystkie te punkty były zgrzewane metodą zgrzewania oporowego, koszt materiałów eksploatacyjnych wyniósłby 200 000 USD rocznie. Dałoby to średni koszt materiałów eksploatacyjnych na poziomie około 976 USD na robota do zgrzewania oporowego rocznie.
Początkowy koszt zakupu: Początkowy koszt zakupu sprzętu do spawania laserowego jest znacznie wyższy niż w przypadku spawania oporowego. Średnia cena robota do spawania laserowego na rynku międzynarodowym wynosi 196 000 USD za sztukę, co stanowi około trzykrotność ceny robota do spawania oporowego i około dwa razy więcej niż cena robota do spawania łukowego. W praktyce, koszt konfiguracji robotów do spawania laserowego jest również wyższy. Zakładając 10-letni okres amortyzacji, roczny koszt amortyzacji każdego robota do spawania laserowego i oporowego wynosi odpowiednio 19 600 USD i 6,300 USD, co daje różnicę 13 300 USD rocznie. Różnica ta jest jednak znacznie większa niż roczny koszt materiałów eksploatacyjnych wynoszący 976 USD za robota do spawania oporowego.
Podsumowując, chociaż początkowy koszt zakupu sprzętu do spawania laserowego jest wyższy, ogólna opłacalność spawania laserowego poprawia się z czasem dzięki wyższej wydajności i niższym kosztom materiałów eksploatacyjnych.
