최근 몇 년 동안 10,000와트 레이저는 산업용 레이저 분야의 표준 제품이 되었으며, 10,000와트 레이저의 인기는 산업 가공 경계의 효율성과 용량을 크게 향상시켰습니다. 그러나 제조업체가 10,000와트 트랙으로 유입되면서 동종 경쟁도 이 시장을 홍해의 "가격 전쟁"으로 몰아넣었습니다. 이러한 환경은 또한 중국의 파이버 레이저 시장 성장을 "상승하는 것처럼 보이지만 상승하지 않는" 유사 정체 상황으로 몰아넣었습니다.
획기적인 시도의 파이버 레이저 균질화
이러한 시장 딜레마를 타파하기 위해 많은 기업들이 차별화된 경쟁 루트를 찾기 시작했습니다. 현재 파이버 레이저 기계의 경우 더 분명한 세 가지 경로는 고출력, 고휘도, 소형화입니다.
고출력은 10,000와트 레이저가 대중화되기 시작하면서 지난 몇 년간 파이버 레이저 개발의 주요 테마이며, 30,000와트, 40,000와트, 50 ,000 레이저 자체의 경우 금속 가공 시장에 잇달아 진출하고 있으며, 그 핵심 어려움은 장치의 전력 허용 오차와 장기 안정성에 있습니다. 실용적인 응용 프로그램의 경우 안정적이고 신뢰할 수 있는 지원 구성 요소의 부족이 개발의 가장 큰 장애물입니다.
고휘도는 실제로 단위 면적당 에너지 밀도를 개선하여 고출력 대신 고휘도 및 저전력의 효과를 달성함으로써 레이저의 기본 특성으로 돌아가는 것입니다. 다른 분야는 분명한 이점이 있으며 핵심 난이도는 모드 불안정성, 비선형 효과를 제어하는 데 있습니다.
소형화는 레이저 응용 분야의 새로운 세계를 여는 열쇠입니다. 더 작고, 더 가볍고, 더 통합되고, 레이저 가공에 대한 과거의 인식을 뒤집고 휴대용 레이저 용접, 휴대용 레이저 청소 등과 같은 휴대용 레이저 도구를 탄생시켰습니다. 레이저 응용 프로그램의 개발을 크게 촉진합니다.
지금까지 고출력, 고휘도의 개발 동향과 시장 상황에 대해 여러 차례 논의한 바 있는데, 오늘은 소형화 시장 동향에 대해 집중적으로 다루도록 하겠습니다.
10,000-와트 레이저 소형화의 역사
파이버 레이저는 모듈 스태킹과 빔 결합을 통해 출력 증가를 달성할 수 있으므로 파이버 레이저의 출력이 증가함에 따라 레이저의 전체 크기가 증가하고 있습니다. 빔을 결합한 여러 개의 2kW 모듈을 사용하는 6kW 파이버 레이저는 2017년에 산업 시장에 출시되었습니다. 이듬해 또는 2년 동안 8kW, 12kW, 15kW 및 20kW 레이저가 등장했지만 당시 20kW 레이저도 2kW에 결합되었습니다. 3kW 기준으로 완성품의 크기가 엄청나게 커졌습니다. 향상된 성능에도 불구하고 크기가 커짐에 따라 운송 및 조립시 사용자에게 더 많은 문제가 발생했습니다. 10,000와트에 대한 수요가 점점 더 분명해지면서 레이저 제조업체는 전체 기계의 크기를 줄이는 방법에 대해 생각하기 시작했습니다.
처음에는 개별 레이저 모듈의 출력을 높여 과거 3kW에서 4kW, 5kW로 점차 늘리고 10000-와트 레이저의 결합 빔 모듈 수를 줄여 부피를 줄이는 것이 주된 아이디어였습니다. 그러나 이 단계에서 모듈 수의 급격한 감소와 단일 모듈의 급격한 전력 증가는 레이저의 각 코어의 안정성에 큰 문제를 제기했습니다.
위의 과제가 차례로 극복되면서 단일 모듈 레이저의 또 다른 주요 이점이 나타나기 시작했습니다. 즉, 빔 결합을 거칠 필요가 없고 빔 품질이 크게 향상되었으며 다중 모드 레이저보다 훨씬 높은 성능을 제공하는 단일 모듈 레이저입니다. 박판가공, 정밀가공 등의 분야에서 그 결과 고출력 단일 모듈 레이저가 통합을 위한 레이저 장비와 함께 독립형 제품이 되기 시작했습니다.
이 단계에서 국내 레이저 제조업체는 단일 모듈 레이저의 응용 시나리오 및 광학 특성에 대해 많은 최적화 및 개선을 수행했습니다. 수년간의 노력 끝에 단일 모듈 12kW 레이저가 도입되었습니다. 이 단계의 핵심 아이디어는 일부 응용 시나리오에서 다중 모드 결합 빔 레이저를 더 작은 단일 모듈 레이저로 대체하는 것이라고 말할 수 있습니다.
전망 - 소형 레이저의 개발 전망
출시 첫 해에 큰 성공을 거둔 레이저는 산업 현장에서 파이버 레이저 기계의 소형화 경로의 실현 가능성을 입증했습니다. 가까운 장래에 더 작고 더 휴대 가능한 레이저가 등장할 것으로 예상되며, 현재 레이저가 도달할 수 없는 더 많은 응용 시나리오가 소형화의 추가 발전 이후 레이저 산업의 새로운 한계점이 될 것으로 예상됩니다.
노트북 크기의 10000-와트 레이저가 도입되면 전체 레이저 산업의 응용 시나리오와 제품 설계 개념에 어떤 영향을 미칠지 상상할 수 있습니까? 절단기와 핸드헬드 용접기는 여전히 현재 형태를 유지하고 있습니까? 더 이상 별도의 레이저 위치가 필요하지 않기 때문에 자동화된 레이저 가공 라인은 어떻게 바뀔까요? 이런 초소형 레이저와 드론을 결합하면 어떤 '킬러'가 탄생할까? 소형화의 한계는 어디인가?
