創(chuàng)新推動技術(shù)進(jìn)步在二十世紀(jì)九十年代呈現(xiàn)爆炸式發(fā)展。制造技術(shù)和其他主要進(jìn)展均取得長足進(jìn)步，從最原始CAD系統(tǒng)、笨重的機(jī)器人和基礎(chǔ)3D打印，到人工智能和工業(yè)4.0的興起，后者驅(qū)動高效制造，新商業(yè)智能和高度復(fù)雜的智能工廠。然而，制造業(yè)最大的創(chuàng)新是在工業(yè)應(yīng)用中引入了光纖激光器。

光纖激光器使制造商加工材料的方式發(fā)生了革命性改變，加工變得更加快速、可靠，并能有效切割和焊接難加工的材料，例如高反材料、異種材料、極厚或極薄的材料。因此，生產(chǎn)商和制造商只有從日用品中的高質(zhì)量和低成本生產(chǎn)中獲利，然而電消費(fèi)品和電動汽車，這些產(chǎn)品很難以其他方式來降低成本。

故事起源

為了更好地理解光纖激光器是如何在材料加工中占據(jù)重要地位的，讓我們把目光轉(zhuǎn)回1990年，當(dāng)時Valentin Gapontsev和Igor Samartsev首次提出使用光纖激光技術(shù)生產(chǎn)大功率激光器。盡管飽受爭議，兩位物理學(xué)家成功研發(fā)了首臺單模高功率紅外光纖激光器。

高功率是通過由Gapontsev和Samartsev研發(fā)的側(cè)面泵浦技術(shù)實(shí)現(xiàn)，這使得多模泵浦二極管發(fā)射光能夠有效地耦合到有源增益濾波器的包層中。同年晚些時候，Gapontsev正式成立IPG Photonics公司，該公司很快成為公認(rèn)的光纖激光技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者。今天，IPG作為一家總部位于馬薩諸塞州牛津市的上市公司，在世界各地設(shè)有25家工廠，擁有5000多名員工。1990年，Valentin Gapontsev和Igor Samartsev提議使用光纖激光技術(shù)來生產(chǎn)大功率激光器。不久，Gapontsev創(chuàng)立了IPG Photonics，公認(rèn)的光纖激光技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者。



1990年，Valentin Gapontsev和Igor Samartsev提議使用光纖激光技術(shù)生產(chǎn)大功率激光器。不久，Gapontsev創(chuàng)立了IPG Photonics，公認(rèn)的光纖激光技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者。

在Gapontsev博士之前，從來沒有人考慮使用光纖激光器進(jìn)行材料加工——它們被認(rèn)為無法輸出超過幾百毫瓦的功率。早先，光纖激光器僅用于數(shù)據(jù)傳輸，即便如此，它們能夠傳輸?shù)木嚯x無法確定。但Gapontsev卻看到了光纖激光器的潛力，這要?dú)w功于技術(shù)迭代。最終，這項(xiàng)技術(shù)在世界各地的制造中得以應(yīng)用。2006年，IPG推出了首款可在市場上銷售的3kW光纖激光器。當(dāng)時，CO2激光器正作為制造業(yè)可選的切割工具，但光纖能夠更加快速高效地加工各種材料，于是，新型激光器很快便侵占了市場。

為了保持光纖激光器快速投入應(yīng)用的步伐，Gapontsev領(lǐng)導(dǎo)IPG實(shí)現(xiàn)垂直整合和全球化擴(kuò)展，以控制整個供應(yīng)鏈，并確保為客戶生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)可靠的產(chǎn)品。除了光纖激光器，IPG可自主生產(chǎn)激光二極管、二極管封裝、光纖放大器和全套激光系統(tǒng)及各種激光配件，如光學(xué)元器件、光閘和冷卻機(jī)。在Gapontsev 帶領(lǐng)下，IPG繼續(xù)對光纖激光技術(shù)進(jìn)行革新，包括開發(fā)電光轉(zhuǎn)化能效超過50％的產(chǎn)品，這為客戶大大節(jié)省了生產(chǎn)成本“我們在繼續(xù)完善我們的激光器并在研發(fā)上追加投資”，IPG全球市場營銷資深副總裁Trevor Ness說，“我們深知，在這個不斷變化的世界，我們要履行持續(xù)創(chuàng)新的承諾，以及為市場提供最有效可行的光纖激光器解決方案的承諾”。

IPG持續(xù)創(chuàng)新，不斷縮小激光器占地空間，又降低IPG激光器耗電成本。公司產(chǎn)品全系列不斷充實(shí)進(jìn)新的產(chǎn)品和應(yīng)用。三項(xiàng)新創(chuàng)新包括連續(xù)（CW）激光器加入準(zhǔn)連續(xù)（QCW）模式、新型光束模式可調(diào)激光器和激光焊接熔深監(jiān)測解決方案系統(tǒng)。

準(zhǔn)連續(xù)

IPG為連續(xù)激光器引入了新型準(zhǔn)連續(xù)模式，使激光峰值功率高達(dá)平均功率的兩倍，在維持連續(xù)激光切割能力的同時，提高了穿透速度、穿透質(zhì)量和穿透較厚材料的能力。高峰值功率減少熱量輸入，在準(zhǔn)連續(xù)（QCW）模式下通過對較厚材料進(jìn)行清潔、定向鉆孔，提高了精密復(fù)雜零件的切割質(zhì)量和鉆孔能力。

這一獨(dú)特的性能源自IPG準(zhǔn)連續(xù)（QCW）二極管設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)有助于在較短工作周期內(nèi)提供極高峰值功率，并能夠?qū)崟r切換到連續(xù)（CW）模式。該準(zhǔn)連續(xù)（QCW）模式是為最新發(fā)布的YLR和YLS激光器專門提供的，從而提高了切割和鉆孔質(zhì)量，增加了加工量，同時節(jié)省了材料、時間和操作成本。

“在我們的連續(xù)激光器中推出準(zhǔn)連續(xù)（QCW）模式是IPG通過先進(jìn)的激光技術(shù)解決車間問題的一個范例，這種解決方案能夠降低購置成本，與此同時又提高了整體生產(chǎn)力，”Ness解釋說。



1990年，Valentin Gapontsev和Igor Samartsev提議使用光纖激光技術(shù)來生產(chǎn)大功率激光器。不久，Gapontsev創(chuàng)立了IPG Photonics，公認(rèn)的光纖激光技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者和創(chuàng)新者。

光束可調(diào)模式

與傳統(tǒng)光纖激光器采用單輸出光束進(jìn)行激光傳輸不同，IPG YLS－AMB解決方案允許客戶在一系列應(yīng)用中改變輸出光束模式并提高靈活性。光束模式可以從高強(qiáng)度中心點(diǎn)調(diào)整為較大的環(huán)形光束或一系列環(huán)形光束。該技術(shù)在切割、焊接和清洗等應(yīng)用中有著廣泛的應(yīng)用。

在切割方面，該技術(shù)可用于加工更厚材料和提高穿透能力和切割質(zhì)量。在焊接某些材料組合時產(chǎn)生較低飛濺，改善焊接質(zhì)量，同時在焊接前外環(huán)光束前幫助清潔材料。

“由于具備20kW的總輸出功率，AMB以同一臺激光器加工厚板和薄板且加工質(zhì)量提升，同時展示出IPG超過45％的行業(yè)領(lǐng)先電光轉(zhuǎn)換效率”，Ness補(bǔ)充道?！癆MB為我們的客戶打開了一個靈活的全新世界，為客戶提供薄金屬切割所需的精度，以及厚金屬切割所需的質(zhì)量和速度。AMB還為某些特定的焊接配置提供生產(chǎn)力解決方案，這將有助于降低運(yùn)營成本?！?br />
激光熔深監(jiān)測

IPG最近推出了最新的創(chuàng)新產(chǎn)品，LDD－700，一種多功能焊接全過程監(jiān)測系統(tǒng)。LDD－700通過測量焊接工藝的質(zhì)量和一致性來改進(jìn)焊接操作，減少了對產(chǎn)品進(jìn)行破壞性試驗(yàn)的需求，從而達(dá)到一致性和準(zhǔn)確性水平，以及傳統(tǒng)焊接監(jiān)控系統(tǒng)中所不具備的熔深監(jiān)測能力，可簡化質(zhì)量控制流程并大幅減少返工。

LDD－700采用通過與焊接激光相同的光束傳輸系統(tǒng)，低功率紅外激光束，在焊前、焊中和焊后測量材料表面，單獨(dú)顯示該零件的情況。紅外激光束重新反射回焊接頭，然后生成精確測量匙孔深度的成像系統(tǒng)；同時確保光束射入零件的正確位置，其結(jié)果精確性堪比破壞性試驗(yàn)。



IPG焊接全過程監(jiān)測通過激光直接測量焊縫質(zhì)量，減少了破壞性試驗(yàn)需求，從而能夠?qū)崟r監(jiān)控整個焊接過程。

LDD產(chǎn)品線總經(jīng)理PaulWebster稱，“LDD－700將激光質(zhì)量控制提升到新階段，即從質(zhì)量監(jiān)控到質(zhì)量監(jiān)測。采用校準(zhǔn)的公制單位，使用戶可以比較不同焊接系統(tǒng)，或者將焊縫與原始圖紙進(jìn)行比較。這可以幫助制造商對其整體焊接操作有一個切實(shí)的了解，即使在世界各地不同國家的不同工廠焊接?！?br />
由于監(jiān)測位置在頭部，與安裝在焊接操作這附近的單獨(dú)攝像頭不同，制造商無需擔(dān)心傳感器是否意外偏離。集成設(shè)計(jì)還考慮到了在狹窄空間中進(jìn)行精確焊接監(jiān)測。

“直接測量焊縫意味著你現(xiàn)在可以監(jiān)測整條焊縫長度的全過程”，Webster解釋說?！爱?dāng)破壞性測試作為唯一的選擇時，許多廠商為保持生產(chǎn)力承受著壓力，在等待測試結(jié)果以確認(rèn)其流程時，繼續(xù)‘冒風(fēng)險’。如果以后的測試結(jié)果顯示生產(chǎn)不可接受，可能會導(dǎo)致成本損失和運(yùn)營中斷。使用破壞性試驗(yàn)也意味著未試驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量永遠(yuǎn)無法得到保證。LDD－700通過對每條焊縫進(jìn)行可靠的過程測量，大大降低了此類風(fēng)險?！?br />
Webster列舉了一個客戶案例，該客戶必須在制造過程中的各個階段焊接多個大公差部件。在焊接過程中及早發(fā)現(xiàn)錯誤幫助制造商免去報廢昂貴零部件的風(fēng)險。Webster說：“即使生產(chǎn)才過半，制造商也能充滿自信，一切進(jìn)行順利。”

利用LDD系統(tǒng)，可在第一時間發(fā)現(xiàn)缺陷，并避免在缺陷部件上做進(jìn)一步浪費(fèi)性投資。通過這種方式，及早關(guān)注質(zhì)量控制是利潤最大化的關(guān)鍵?！盠DD系統(tǒng)是醫(yī)療、航天和汽車等行業(yè)的理想選擇，這類行業(yè)許多產(chǎn)品屬于安全至上的產(chǎn)品。LDD系統(tǒng)也非常適用焊接質(zhì)量對成品整體質(zhì)量起關(guān)鍵影響的應(yīng)用。



IPG Photonics總部和馬薩諸塞州牛津大學(xué)校園鳥瞰圖。為適應(yīng)公司的發(fā)展，IPG目前正將其業(yè)務(wù)擴(kuò)展到馬薩諸塞州的所有經(jīng)營之中。公司在世界各地還設(shè)有25家工廠。

砥礪前行

在今天的快節(jié)奏世界中，一切都在不斷變化，IPG Photonics已為超越標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新步伐做好了準(zhǔn)備。公司通過不斷創(chuàng)新和開發(fā)盡可能優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，為當(dāng)前和未來需求提供最可靠的光纖激光器解決方案。“這三項(xiàng)新創(chuàng)新是Gapontsev博士正在履行的－使光纖激光器成為大規(guī)模生產(chǎn)的首選工具－這一全球使命的極好范例?！盢ess表示，‘LDD－700’光束可調(diào)模式和新型準(zhǔn)連續(xù)（QCW）模式證明了，IPG致力于降低客戶擁有成本的同時提高他們的整體生產(chǎn)力?！?br />
“盡管我們運(yùn)營了將近30年，但這確實(shí)是公司歷史上的一個關(guān)鍵點(diǎn)。”他總結(jié)道，“基于我們當(dāng)前的產(chǎn)品版圖和即將推出的創(chuàng)新，我們尚處于起步階段?！?br />