Лазерные технологии обработки материалов все шире применяются в российской промышленности и народном хозяйстве. Лидерами являются лазерная резка и маркировка/гравировка, эффективно применяются с 70–80-х годов прошлого века лазерная сварка и очистка, наплавка и термоупрочнение, сверление. Активно растущий сектор — аддитивные технологии — меняет облик металлообрабатывающей промышленности. Лазерное технологическое оборудование (ЛТО) в виде десятков моделей универсальных и специализированных установок для макро- и микрообработки представляют сегодня десятки российских фирм-производителей и официальных дилеров и дистрибьюторов ведущих зарубежных компаний в области ЛТО. Успешное и эффективное использование лазерных технологий обработки материалов отмечает полувековой юбилей.

 

 

Александр Игнатов,

эксперт ФГБНУ НИИ  РИНКЦЭ Минобрнауки (2015–2024) и КНЭ ЛАС по лазерам и лазерным технологиям  от РФ (2005–2025)

 

 

Объем мирового рынка фотоники оценивается в 1,64 трлн долларов США в 2024 году и, как ожидается, достигнет 2,25 трлн долларов США к 2029 году, увеличившись в среднем на 6,5% в течение прогнозируемого периода (2024–2029). Отмечается самый крупный и быстрорастущий рынок в Азиатско-­Тихоокеанском регионе [1–3].

 

Рынок лазерных станков для лазерной обработки материалов рос со среднегодовым темпом роста 9–10,5% в течение последних 35 лет. Согласно данным Research and Markets, ожидается, что к 2028 году рынок лазерных технологий достигнет 30,3 млрд долларов США при среднегодовом темпе роста в 11,4% в течение прогнозируемого периода 2021–2028 годов [2].

 

Рынки лазерного технологического оборудования, лазерных технологий и технологических лазеров в России и странах СНГ были рассмотрены автором в статьях [4–6].

 

Для наиболее широко применяемой в мире и РФ технологии лазерной резки (наряду с маркировкой) в 2019 году было отмечено увеличение разрезаемой стали и сплавов с ~ 5–15 до 30–35 и даже до 70 мм, мощность применяемых лазеров увеличилась с 3–6 кВт до 15–25 кВт [6, 7]. А на прошедшей в мае 2024 года выставке «Металлообработка» в Москве был показан образец лазерной резки стали до 100 мм (рис. 1а).

 

а)  

 б) 
Рис. 1. а) Образец из нержавеющей стали толщиной 100 мм (а), вырезанный на китайской установке HGTECH Marvel Pro и представленный официальным дистрибьютором HGTECH — «ЛЛС» (Россия). 
б) Установка HGTECH Marvel 6225 Pro.

Лазерная резка до 30–40 мм стала распространенной технологией на предлагаемых комплексах от большинства ведущих производителей (рис. 2).

 

Рис. 2. Образец лазерной резки алюминиевого сплава толщиной 40 мм компанией «ВНИТЭП»
 

Известная китайская фирма HL (ранее Han`s laser) поставляет заказчикам комплексы серии BF, GL, GLA, GHL, HF и другие мощностью до 40 кВт для резки алюминия и низкоуглеродистой стали толщиной до 80 мм, а нержавеющей стали — до 100 мм. Серия HF 50 с 50-киловаттным лазером применяется для резки латуни толщиной до 80 мм, низкоуглеродистой стали до 150 мм, а алюминия и нержавейки — до 250 мм (рис. 3). HL сегодня уже оснастил одного из своих клиентов лазерным станком с источником 150 кВт.

 

 

Рис. 3. Образцы резки стали на установках компании HL толщиной 250 и 100 мм

 

Рис. 4. Установка G4020HF50 компании HL с лазером собственного производства мощностью 50 кВт [8]

 

 

Компания СТМ, эксклюзивный партнер HL, в 2024 году показала на выставке «Металлообработка‑2024» 2D широкоформатный станок серии GL мощностью 30 кВт (рис. 4). Он оснащен поворотной головкой Bevel для резки фасок под углом до 45°. Рабочий стол может достигать размеров 50×5 м. СТМ отмечены преимущества лазерной резки: сокращение сроков выполнения заказов до 50%, повышение производительности до 50%, снижение себестоимости до 30%, экономия площади до 35%, меньшая зависимость от человеческого фактора и др. СТМ/HL предлагают оснащать станки для лазерной резки автоматизированными складами SLU и ALU для загрузки и выгрузки листового металла и готовых деталей [8, 9].

 

Вырезанные лазером образцы толщиной порядка 200 мм уже демонстрируют и другие компании.

 

В использовании мощных лазеров не отстают и российские производители. На стенде компании «Морсвязьавтоматика» демонстрировался обновленный станок Unimach LC Ultra, оснащенный излучателем мощностью 40 кВт (рис. 5). Он был представлен в комплекте с автоматической системой UniMover, предназначенной для загрузки металлических листов и выгрузки продуктов раскроя.

 

Рис. 5. Лазерный станок Unimach LC Ultra, оснащенный излучателем мощностью 40 кВт компании «Морсвязьавтоматика»

 

а) 

б) 

Рис. 6. Станок лазерной 5-осевой резки с СО2-источником компании ООО «Интеллектуальные Робот Системы» (а), резка композитного шлема из СВМПЭ-материала толщиной 10 мм (б)

 

В таблицах приведены выборочные данные, предоставленные производителями и дилерами оборудования, а также взятые из открытых источников, которые демонстрируют возможности ведущих компаний, работающих на российском рынке в сфере лазерного технологического оборудования (ЛТО) для обработки материалов: резки, сварки, наплавки и аддитивных технологий, поверхностного легирования, термоупрочнения и очистки. В целом в СМИ имеется информация о более чем сотне таких компаний, выпускающих десятки моделей ЛТО для разных видов обработки. Многие российские компании (сотни и даже тысячи), имеющие ЛТО, занимаются на нем выполнением производственной программы, исследованиями или оказанием услуг.

 

Рис. 7. Широкоформатный 5‑осевой станок лазерной 3D-резки WALС для обработки нестандартных листов и резки крупногабаритных деталей компании HGTECH (Китай) от дистрибьютора «ЛЛС»

 

НПК «Морсвязьавтоматика»/ Unimach — российский производитель технологического режущего оборудования (рис. 8а, б). Собственный отдел исследований и разработок в сочетании с производственными мощностями позволяют ей поставлять режущие станки собственной разработки, а также все основные компоненты: станину станка, оптическую головку, управляющую электронику, линейные приводы и др. С 2007 года было поставлено более 1300 станков российским и зарубежным компаниям.

 

а) 

б) 

Рис. 8. Станки для лазерной резки серии Unimach Professional M3 (а) и серии Unimach Master Direct (б)

 

Рис. 9. Станок Wattsan Нard для резки металлического листа от дистрибьютора LaserCut

 

 

Рис. 10. Образцы резки профиля и листа на станке Sekirus P2607M‑1201200H-X5

 

Рис. 11. Робот для лазерной резки объемных деталей компании Sekirus на выставке «Металлообработка‑2024»

 

Ярким примером применения лазерной сварки является разработка оборудования и технологии сварки боковин вагонов метро, реализованной взамен контактной сварки (рис. 12) НТО «ИРЭ-Полюс» — одним из российских лидеров в области разработки и внедрения уникальных технологий лазерной обработки материалов. Одномодовые волоконные лазеры производятся мощностью до 20 кВт, а многомодовые — до 100/500 кВт (НТО «ИРЭ-Полюс»/IPG).

 

Рис. 12. Роботизированная установка НТО «ИРЭ-Полюс» для лазерной сварки боковин вагонов метро [13, 14]

 

Рис. 13. Система лазерной сварки LRS PRO ОКБ «Булат»

 

Две установки для лазерной сварки боковин вагонов метро уже работают в России. Сварка осуществляется внахлест без повреждения лицевой стороны листа. 

 

По сравнению с традиционной контактной лазерная сварка обеспечила рост производительности в 3–4 раза. Время сварки одной панели, в которой более 1000 сварных швов, составляет 25–40 минут. Такой эффект достигается за счет применения сканирующей оптики с рабочим полем 200×200 мм, которая за одно позиционирование позволяет сваривать до 16 сварных проплавных швов в виде кольца [13].

 

НТО «ИРЭ-Полюс» предлагает стандартные сварочные роботизированные ячейки FL-WELD-R для гибридной лазерной сварки стали и сплавов с автоматической загрузкой (рис. 14в). В комплекте поставляются: защитная кабина с системой вентиляции, сварочный стол, двухосевой позиционер, система подачи присадочной проволоки, источник тока для гибридной сварки, системы подачи защитного газа и др.

 

а) 

б) 

в) 

Рис. 14. Система ручной лазерной сварки и очистки LightWELD XR (а), комплекс орбитальной лазерной сварки обсадных труб TongWELD (б), роботизированная установка гибридной сварки (в) НТО «ИРЭ-Полюс»

 

а) 

б) 

Рис. 15. Лазерные системы НПК «Морсвязьавтоматика»: LaserWeld для ручной (а), CoboWeld для роботизированной сварки (б)

 

Лазерная сварка обеспечивает более высокую производительность и качество, меньшую зону термического влияния (0,1–1,0 мм) и меньшие деформации по сравнению с традиционной сваркой [5]. Широко применяются импульсные лазеры, толщина свариваемых сталей и сплавов достигает 15–20 мм за один проход, а гибридная сварка позволяет сваривать заготовки толщиной до 30 мм и более, см. таблицу 2 и [5]. Лазеры с ультракороткими импульсами позволяют получать уникальные сварные швы.

 

Sekirus — российский производитель и поставщик ЧПУ-станков и роботизированных комплексов для лазерной резки, сварки (рис. 16), наплавки и очистки из Санкт-­Петербурга. Компания обладает патентами на устройства лазерной очистки и промышленные чиллеры водяного охлаждения для волоконных лазеров, с 2021 г. занимается разработкой, установкой и обслуживанием программ для станков металлообработки с ЧПУ, а за шесть лет со старта производства выполнено более 400 проектов в сфере лазерного ЧПУ-оборудования для обработки металла.

 

Рис. 16. Модельный ряд аппаратов ручной лазерной сварки мощностью 1,5; 2 и 3 кВт 

 

 

HL: ЗАМЕЩЕНИЕ ПИЛ ТРУБОРЕЗАМИ СТАЛО ЭКОНОМИЧЕСКИ ВЫГОДНЫМ

Сергей Масюков, 
генеральный директор 
компании «СТМ» 

 

Раньше на российских производствах лазерные труборезы считались роскошью, пересчитать их можно было по пальцам. Однако со снижением стоимости лазерных источников снизилась и стоимость этого оборудования. И замещение десяти пил одним труборезом на производстве стало экономически выгодной альтернативой.
Простой пример: если оснастить производство станком с 12‑киловаттным источником, то отверстия в балке можно нарезать непосредственно на труборезе. То есть с одного станка получать высокоточное изделие, готовое к сборке, сварке и т. д.
Линейка HL выстраивается таким образом, что есть и самые простые труборезы с источником 2–3 кВт, которые обрабатывают максимум 160 мм по диаметру с ручной загрузкой, и самые мощные модели, которые комплектуются источником 12 кВт и автоматической системой загрузки и выгрузки. Гигантские размеры станка до 27 м в длину позволяют осуществлять обработку трубы в 12 м. Раскраивать можно швеллеры, профили с сечением 660 мм, толщиной стенки до 25 мм и весом до 2800 кг при источнике 12 кВт.
Автоматизация — это не просто производительность и уход от человеческого фактора, это также множество других преимуществ, которые получает клиент. Мы выделяем еще минимум пять факторов: экономия фонда оплаты труда до 40%; экономия площади до 35%; сокращение сроков выполнения заказов до 50%; снижение себестоимости до 30%; интеграция всех процессов с MES-системами.
На российском рынке наблюдается однозначная тенденция — это переход с дешевых лазеров на промышленные системы. Они отличаются большей мощностью источника, сменным столом, применением систем автоматизации. 
Это происходит, потому что существует серьезная проблема с кадрами, и параллельно с этим сильно выросла стоимость низкоквалифицированного персонала.
Сейчас идет интенсивное насыщение рынка оборудованием, и получают заказы только те компании, которые производят продукцию быстро, дешево и качественно. Выполнить эту триединую задачу позволяет только автоматизация.

 

 

ООО НПЦ «Лазеры и аппаратура» [15] — один из российских лидеров–­производителей промышленного лазерного оборудования. Компания создает установки на основе базовых платформ, модифицируемых с учетом индивидуальных требований заказчика. Таким образом, достигается одновременно и максимальная серийность, и адаптация под конкретный технологический процесс.

 

 

Отдельного внимания заслуживает серия станков СЛП — пятикоординатные многофункциональные лазерные системы (рис. 17). Это лазерные станки для высокопроизводительной обработки деталей, сложноконтурной лазерной резки, просечки и формирования структур в изделиях сложной формы. Эти установки в основном находят свое применение в области авиационного двигателестроения.

 

а) 

б) 

Рис. 17. Пятикоординатные станки для обработки крупногабаритных изделий СЛ850 (а), СЛП5150 (б) компании «Лазеры и аппаратура»

 

Также разработаны базовые модели для лазерной микрообработки (серия МЛП1), которые предназначены для скрайбирования, модификации поверхностей, обработки тонкопленочных материалов и т. д. Такие машины востребованы на предприятиях электронной промышленности и точного приборостроения. Разработана и востребована у заказчиков серия лазерных установок МЛ5 для подгонки резистивных элементов.

 

В компании производятся машины для прямой порошковой наплавки (серия МЛ7). Такие установки (таблица 3) используются для ремонта пресс-форм, технологической оснастки, восстановления и прецизионной наплавки контактных поверхностей деталей, в том числе из жаропрочных сплавов, а также для модификации поверхностей деталей и нанесения на изделия защитных и упрочняющих покрытий [15].

 

На сегодняшний день в России и за рубежом работает более 800 станков производства компании «Лазеры и аппаратура». Это более 400 предприятий-­заказчиков, эксплуатирующих оборудование в своем производственном цикле из отраслей двигателестроения, авиационно-­космического сектора, общего машиностроения, атомной энергетики, ОПК и частного сектора.

 

Разработки, изготовление, поставка и поддержка обеспечиваются более чем 150 квалифицированными сотрудниками. При этом важную часть деятельности составляют постоянно ведущиеся разработки — доля НИОКР составляет до 40% объема ежегодно, а число патентов и свидетельств на сегодня более 50 штук.

 

Лазерная очистка успешно применяется в промышленности для удаления ржавчины и загрязнений, а также для очистки памятников и архитектурных объектов. При этом распространены ранцевые, переносные установки наряду со стационарными и мобильными (на колесах) системами очистки — см. таблицу 4 и рис. 18, 19.

 

Рис. 18. Лазерные переносные системы очистки: HTF CLEAN (a) ОКБ «Булат», TurboClean (б) «Лазерного центра», F-Clean CS-M (в) компании Pokkels, Sekirus P08‑50 (г) компании Sekirus
 

Рис. 19. Компактный мобильный аппарат лазерной очистки V‑200 (мощность 200 Вт) ООО «Витулус СМЕ» и пример  очистки пресс-­формы

Московское предприятие «Витулус СМЕ», разрабатывающее и выпускающее ручные системы лазерной очистки, начало широко использовать свои машины для очистки городских объектов от настенных рисунков. 

 

 

Екатерина Слижевская,
генеральный директор 
«Витулус СМЕ»

 

ООО «Витулус СМЕ» работает на российском рынке металлообрабатывающего оборудования с 2017 года. Компания проектирует и производит станки для бесконтактной лазерной очистки поверхностей. У технологии множество плюсов: это быстрый и эффективный способ удалить ржавчину и грязь, не вредя самой поверхности. Процесс безопасен и экологичен, не дает вредных выбросов и испарений, экономичен и требует меньше времязатрат от персонала.
Сегодня лазерную очистку применяют в различных отраслях: в строительстве, при ремонте и реставрации зданий, в автомобильной промышленности, в археологии, медицине и многих других сферах.
Станки от «Витулус СМЕ» соответствуют всем стандартам качества. Они действуют максимально бережно, не деформируя поверхность, но при этом максимально эффективно удаляя даже самые сильные загрязнения. Оборудование прекрасно проявило себя в работе с разными типами поверхностей — от драгметаллов до тонколистового металла, от камня до пластика и даже дерева.

Продукция «Витулус СМЕ» спроектирована и собрана в Москве, она на 99% состоит из комплектующих российского производства. Все детали проверены временем и полевыми испытаниями, а в случае маловероятной поломки их поставки не приходится ждать долгое время.
Частный негосударственный сектор бизнеса и московской промышленности — сфера, в которой рождаются многие новаторские идеи и смыслы. Успешная работа «Витулус СМЕ» — отличный пример правомерности этого тезиса. Если есть потребность в очистке пресс-форм или в проведении реставрационных работ, оборудование компании пользуется стойким спросом, основанном на его многолетней репутации.
«Витулус СМЕ» дает старт и другим компаниям, а также помогает производствам, готовящимся выйти на новый виток развития. С нами можно не только начинать бизнес, но и расширять его!

8 800 444 61 34
www.htf-clean.com
info@htf-clean.com

 

Это позволяет сохранить без повреждений любую поверхность и полностью удалить даже самые въевшиеся загрязнения. Плюс — организация процесса работы с оборудованием лазерной очистки происходит максимально просто и понятно. Для работы требуется розетка на 220В или мобильные источники энергии, защитные очки для оператора. Обучение принципам ручной лазерной очистки на таком оборудовании занимает не более 30 минут.

 

 

Рис. 20.  Автоматизированная многоосевая cистема лазерной обработки тел вращения FL-CPM НТО «ИРЭ-Полюс»

 

Широким спросом пользуются универсальные установки, которые могут применяться для несколько видов лазерной обработки: сварки и резки, перфорации, маркировки и гравировки, очистки, термоупрочнения и наплавки, см. таблицу 5. Для этого станки комплектуются несколькими оптическими головками для конкретных видов обработки.

 

 

Литература

1. Размер рынка фотоники. Отраслевой отчет по анализу доли, тенденций роста и прогнозов (2024–2029) // https://www.mordorintelligence.com/industry-­reports/photonics-­market-market.
2. Лазерные технологии: динамичное развитие // Ритм машиностроения.  2022. № 1.  С. 10.
3. Мировой рынок фотоники демонстрирует развитие // Ритм машиностроения.  2023. № 1. С. 6–8.
4. Буров Н. В., Игнатов  А. Г.  Рынок лазеров в России и странах СНГ // Ритм машиностроения.  2019. № 5.  С. 32–43.
5. Игнатов А. Г. Лазерная сварка: история, состояние и перспективы // Ритм машиностроения.  2019. № 8.  С. 24–36.
6. Игнатов А. Г. Новые тенденции в лазерном раскрое металла / Ритм машиностроения. 2019. № 7.  С. 20–28.
7. Сверхмощная лазерная резка, мировая премьера // 
8. URL: https://www.bodorlaser.ru/News/317.html
9. Проспект компании Han`s laser, Китай. 21.05.2024.  101 с.
10. Han`s laser: промышленные системы автоматизации лазерной резки // Ритм машиностроения.  2023. № 3. С. 38–39.
11. Металлообработка 23–27 мая 2022 // Ритм машиностроения.  2022. № 3.  С. 8–9.
12. Металлобработка‑2023. Впечатления с выставки // Ритм машиностроения. 2023. № 4.  С. 7–15.
13. Лазерное будущее российского атома. «Росатом» открывает новую эпоху развития // URL: https://vk.com/wall107937201_30800
14. Карпова Т. Лазерные технологии впечатляют // Ритм машиностроения.  2024. № 1.  С30–34.
15. Карпова Т. Инновационные сварочные технологии в метровагоностроении / Ритм машиностроения.  2023. № 2.  С30–33.
16. ООО НПЦ «Лазеры и аппаратура»: 25 лет развиваем новые возможности // Ритм машиностроения.  2023. № 3.  С. 14–19.

 

Источник журнал "РИТМ машиностроения" № 6-2024