深度解析——紫笛数字光斑造划时代变革背后的真正意义

正值2023年末之际,历经黄金十年后又陷入红海迷雾的激光行业再次迎来曙光,新的技术成果宛如明灯一般照亮了从业者前进的道路。自2019年行业内掀起万瓦风暴以来,众多企业纷纷涌入这一赛道,几年的发展时间里,不仅出现了价格战的恶性竞争局面,行业内卷更是到达了白热化阶段。为了追求市场份额和利润,许多企业纷纷模仿其他成功企业的产品,导致产品同质化现象极为严重。这种一昧的模仿不仅削弱了企业的创新能力和竞争力,也限制了整个行业的发展空间,使得行业陷入红海迷雾。

激光技术作为现代最先进的加工技术之一,理应以发散性的思维朝更多层面惠及各大行业,如何把这把刀用得更好、用到实处才是行业更应该做出突破的路径,一昧的打磨刀锋、追求单一特性的老路过于呆板。激光器具备多种工作模式和应用功能,纵深于切割、焊接、打标、测量等各种不同的行业和领域,更自由的锋刃将成为激光进军新兴应用市场最有利的武器。推陈出新,以创新破局,是激光行业打破内卷困局最有效的良方。而作为万瓦风暴策动者的创鑫激光在即将迈入2024年之际,携自由光刀——紫笛数字光斑技术再度席卷而来,意图打开激光行业2024年的新局面。

传统意义上,激光的光斑指激光束在空间中的分布形态,在激光器输出后,激光束会聚焦形成一个小而亮的光斑。光斑的形态可以是圆形、环形或其他形状,它取决于激光器的输出模式以及透镜或其他光学元件的干涉和衍射效应。在激光工业制造中,光斑的形状和大小会影响加工的精度和效率,因此在选择和使用激光加工时,需要根据具体的应用场景和要求选择合适的激光和调整激光的光束形态,通常会采用光束整形将激光束塑造成各种针对特定处理和工艺的能量分布,提高激光制造的功率利用率和激光加工效果,实现更高的激光加工效率和加工质量。

随着技术的进步,可调光斑技术应运而生,其可以精确控制光斑的形状和大小,这对于实现精确的光束聚焦、切割、焊接、打标等应用至关重要。通过调整光斑的形状和大小,可以实现对激光功率密度和均匀性的优化,提高激光的应用效果和质量。同时,根据不同的应用需求调整光斑的形状和大小以适应各种不同的加工需求,拓展了激光的应用领域。所谓的可调光斑都是通过空间光器件,或振镜来实现,或采用异常复杂的相干激光,事实上是存在一定的弊端,要么可获取的光斑形状受限,要么不能真正同步实现完整光斑,要么设备异常昂贵复杂。而创鑫激光正式瞄准这一弊端推陈出新,为行业带来了紫笛数字光斑,实现真正意义上的可自由编辑的锋刃。

常规的激光器一般只能输出一种固定且有限变化的激光,随后需要专门的系统商开发控制系统,用户才能根据不同激光、系统适配各大应用场景,犹如一把大刀砍遍天下,然而这一方式有着较大的局限,因为存在层层加码,激光便无法完美匹配应用需求,从而无法发挥激光的全部功效,同时工艺控制需要专门的系统开发商,不仅成本高,而且也造成行业内应用工艺同质化的现象。创鑫激光此次带来的紫笛数字光斑技术,是在标准的QBH输出条件下实现更加复杂、更加清晰的数字光斑,并且能做到真正同步、真正实时、真正任意形状,实现不同维度的光刀变化,结合创鑫自研的工艺控制系统可以灵活、独立地控制每个像素光点的发光功率、频率及占空比,为特定、复杂的应用场景和材料加工提供有力的工具。

为什么紫笛数字光斑技术有着划时代的意义?我们可以从物理维度的层面去分析可自由编辑的紫笛激光对于激光各项物理参数的意义。从光斑参数层面看,光斑是激光束在加工材料上的照射区域,其形状和大小决定了激光能量的分布和加工过程中的热影响区域。通过调整光斑的形状和大小,可以优化激光能量的分布,使得能量更加均匀地分布在加工区域上。这样可以减少局部过热或冷却不足的情况,避免产生极端反应,如裂纹、变形或熔化不完全等。同时,优化光斑形状还可以提高加工效率,合适的光斑形状能让激光能量更加有效地作用于加工区域,从而提高材料去除速率或焊接速度。此外,不同形状的光斑可以控制加工过程中的热影响区域,减少热影响区的范围,从而减小对周围材料的热损伤,这样可以提高加工精度和表面质量,减少后续处理的需求。

据笔者研究,创鑫激光数字光斑技术有可能向这几个维度深入,而紫笛激光对于这几个维度物理参数的意义在于,从波长参数层面看,不同材料对不同波长的激光吸收率存在差异,而金属对于短波长的激光吸收率更高,这是因为金属的自由电子在短波长的激光作用下更容易受到激发,形成共振吸收。此外,金属的表面反射率也会影响其对激光的吸收,在某些波长下,金属表面可能会反射部分激光能量,从而降低其吸收率。因此,在选择激光加工金属时,需要根据具体的金属材料和加工需求来选择合适波长和功率密度的激光;从偏振参数层面看,不同偏振态的激光在吸收率上存在差异,尤其在布儒斯特角(入射光与反射光之间的角度)附近,当入射光为自然光时,反射光为部分偏振光,此时反射光的吸收率会比入射光低,而当入射光为偏振光时,反射光的吸收率会受到偏振方向的影响,因此,选择合适的偏振态可以优化吸收率,提高激光的利用效率。此外,不同偏振态的激光在速度上也会有所不同,偏振复用技术可以使同一束光携带更多信息,实现更高的传输速度,最大提升可达40%;从脉宽参数层面看,在达到工作所需能量阈值后,短脉冲可以产生较少的负面寄生热效应,这是因为短脉冲的能量集中,可以在短时间内对材料进行高强度的加工,从而减少了热量的积累和扩散。相比之下,长脉冲激光的能量分布更广,作用时间更长,容易在加工过程中产生热量积累和扩散,导致材料变形、热损伤等负面效应,所以在激光加工中,选择合适的脉宽参数对于实现高效、高质量的激光加工过程至关重要。

因此,创鑫推出的紫笛数字光斑具有重要意义,它能够进一步发掘激光各项物理参数的加工潜质,充分发挥激光加工的先进优势。紫笛数字光斑也是在小芯径内,首次开创对“单一聚焦光斑”进行随心所欲编辑的技术,这意味着其能全面攻破以紫铜为代表的高反材料难以加工的领域,诸如铜管焊接、紫铜加不锈钢拼焊、9999银拼焊,紫笛激光均能做到焊缝小、无焊渣、焊痕均匀美观、耗材小、焊接效率高等优势。同时,紫笛激光具有高精度、高效率、自动化操作、高度可靠性等优点,是针对行业内难以克服的高反、薄板材料工艺“量身定做的”技术方案。

前文笔者有提到,对于激光加工工艺的控制需要专门的系统开发商开发控制系统,如此一来便会造成行业内工艺同质化的现象。而在制造业转型升级浪潮下,随着激光工艺渗透率的不断提升,竞争也逐渐激烈,如何能形成自身差异化的加工工艺,才是在“内卷”中脱颖而出的关键。紫笛数字光斑技术的问世,成为打开这一局面的密钥。

紫笛激光作为一种灵活可变的激光,设备厂商可以根据应用领域、所需光斑特性自行编写,且封装在工艺卡上,形成差异化优势。通过总线型智能应用工艺控制器实现自定义激光器,高速灵活地对激光光刀全维度操控,并加密封装确保绝对安全。这也意味着设备厂商在实现自主可控激光器的同时,可以形成差异化的独门工艺,通过这项技术获得更多的自由度和灵活性。

出于对市场趋势和自身发展的深刻认识,当同行还在不断堆硬件,磨锋刃之时,创鑫激光已然脱离85kW工业应用最高功率、高功率高亮度技术最强等纯硬件比拼,转向更高层面的工艺技术以及更高格局的开放战略,为激光技术开发更多的应用场景、发挥更充足的加工优势而努力。此前设备厂商在迈入新领域前,必须要由激光器厂商开发出与之匹配的激光器,系统开发商开发出相应的控制系统才能实现,而紫笛数字光斑技术的出现打破了这两大层面的技术壁垒。

而至关重要的一点是,创鑫应用户需求宣布全面开放可自由编辑的端口,并可编辑、自定义电路和软件,让设备厂商在面向新行业时,能够自主开发与之匹配的激光器和软件应用,不再受限于上游激光器企业和软件开发商,随心所欲地凭借自定义独门工艺成果迈入蓝海市场,这也正是创鑫激光更高格局的战略所在,在同时具备硬件和软件开发能力的情况下,愿意将这些技术成果向同行开放,为设备企业构筑真正的技术护城河,促进企业形成自身独特的竞争优势,实现共同进步。目前,这项代表着激光行业未来的紫笛数字光斑技术也已取得商标注册,作为迷雾中的明灯,相信它会让整个行业再度迎来下一个“黄金十年”。

破茧成蝶,主航道再舞翩跹——十年磨剑终出鞘,4200W大泵全球首发

即便脱离原先纯硬件比拼,转向更高层次的技术突破实现换道超车,创鑫激光也从未摒弃原有优势,而更像是齐头并进。此次,创鑫除了为行业带来具有划时代意义的紫笛数字光斑技术以外,同时在坚持践行“器件先行”战略的道路上推出了业内最大功率4200W单泵,一举打破泵浦源功率上限,成为行业首家功率做到最大的企业,更关键的是通过板上芯片技术极大提高了散热效果。然而,能完成这项技术的突破绝非一朝一夕的事,其汇聚了创鑫十年艰辛的历程。从2007年开始率先践行“器件先行”战略,多年的打磨让创鑫激光开创了激光器与核心器件垂直整合的模式,在2013年实现10W泵源的自研自产。十年冷暖自知,2023年4200W大泵全球首发就是创鑫激光十年努力、积累和沉淀的最好证明。

4200W大泵是创鑫在泵源激光耦合端采用集成的大泵方案实现的泵源耦合一体化,集合了一体化成型技术、三波长合束技术、自冷却技术三大核心技术。基于集成大泵技术的成熟,创鑫3000W以下中功率激光器只需要一个泵源光路,实现一纤一泵一机,新一代G6代产品就是最好的证明,从数据对比可以看出 G6产品的器件和熔接点,无论跟创鑫老款还是友商现款相比都减少70-80%;而对于高功率万瓦而言,采用“热-光-力”一体的系统性优化方案,12kW只需要四个泵源光路,熔接点大为减少,使得激光器更为稳定,且体积更小、重量更轻、成本更低。

紫笛数字光斑技术的出现为整个激光行业回归良性发展指引方向。创鑫激光的历程也正告诉我们,只有当你跳出迷宫怪圈,才能迎来绽放。未来,在紫笛数字光斑技术的增益下,将助推激光技术与更多行业进行深度交融,从而拓展激光应用的外延。而激光器厂商多元化的发展,也将助力下游厂商开拓更广阔的市场。

持续的“内卷”对于激光行业无甚裨益,不断的创新才是行业朝前发展最正确的思路。作为一个朝气蓬勃的行业,理应共同发挥各自技术优势把市场做大,更好地助力中国制造业的发展。我们相信在众多领跑者的带领下,激光行业将重回正轨,铸造出真正的“大国重器”。