光纖技術的發展，實現了光纖激光設備在諸多市場領域大規模生產中的廣泛應用。

自動化有望驅動激光焊接在汽車等市場的應用。

汽車發動機將汽油轉化為動力，但是其分火蓋通過將高電壓從點火線圈傳遞到火花塞，使車輛運動起來。傳統的分火蓋已經讓位于電子點火系統，隨之而來的是汽車制造商的最新發展——無分火蓋點火系統。

得益于光纖技術進步的驅動，光纖激光器已經獲得了長足的發展。在過去的十年間，光纖激光器的快速工業化和快速采用，在很大程度上要歸功于物理學家Valentin Gapontsev先生，是他引領了光纖技術的發展。

“我的夢想是看到激光器能像電腦一樣，成為批量生產中的一個首選工具，而不是在許多應用中被視為萬不得已的選擇。”Gapontsev說道。

Gapontsev先生于1991年在俄羅斯成立了IPG Photonics公司。該公司從意大利電信運營商Italtel那里獲得了第一份重大合同，隨后又從戴姆勒－奔馳航空航天公司贏得了第二份合同，這促使IPG于1994年在德國開設了一家工廠。1998年，IPG在美國馬薩諸塞州伍斯特市成立了其全球總部。

2000年，IPG建造了全新高產能工廠，用于制造自己的二極管泵浦源。泵浦二極管是IPG的光纖激光器和放大器中的關鍵部件。

五年后，IPG在美國上市。今天，IPG能夠為光纖激光設備制造商提供從光纖和光學器件、光束耦合器與開關，到加工頭、準直器（一種使光束變窄的器件）、過程控制和工具選擇等一整套完備的光束傳輸組件。

快速前行的步伐

“切割市場的趨勢是更高功率、更快速度以及切割更厚的材料。”IPG北美銷售總監Bryce Sampson說：“為了滿足切割市場領域的這些需求，光纖激光設備中所配備的激光器，必須能夠在切割材料越來越厚的情況下，提供卓越的切割質量。我們的工作是以具有成本效益的價格，提供光纖技術。”

IPG的光纖和泵浦二極管，不僅具有成本效益，且提供出色的光束質量。

Sampson表示，激光設備造商正在將IPG的激光器與他們自己的硬件和軟件結合在一起。“正因為如此，我們在2017年美國國際金屬加工及焊接展覽會（Fabtech）上看到了許多光纖激光設備都增添了新功能，而這些功能在三年前是無法提供的。”

現在，在很多情況下，制造商在面對汽車和其他領域的零部件材料切割應用時，都會選擇光纖激光切割機，而放棄了等離子切割機和水射流切割機。

然而，光纖激光器在材料切割領域之外的應用還遠未成熟。“我們感覺到，激光焊接和釬焊（金屬連接）將是下一個最具增長潛力的市場，”Sampson說，“汽車是最早在其產品線上使用激光焊接的領域，因為自動化機器人系統非常適用于汽車生產。”

Sampson解釋說，其原因在于汽車制造商“有能力為一項特定的工藝技術設計零件”，而對于那些沒有專門為像激光焊接這樣的技術重新設計零件自由的行業而言，這通常是一項障礙。

“隨著自動化變得更加主流，也更加經濟，機器人變得更容易編程，我們預計激光焊接應用會隨之增加，”Sampson說，“我們的工作是讓技術走向應用。”

“隨著自動化變得越來越經濟、機器人變得越來越容易編程，我們預計激光焊接的應用會隨之增加。”—— Bryce Sampson， IPG

擺動和焊縫追蹤

IPG的擺動和焊縫追蹤焊接頭適配器，使得制造商在焊接如鋁、銅和鈦等易產生高反的光亮材料時，能夠獲得一致的焊接效果。過去焊接此類敏感材料時，通常會導致諸如氣孔和熱裂紋等缺陷。

在加工那些難以焊接的材料時，IPG的擺動和焊縫追蹤焊接頭適配器能夠確保焊縫的一致性。

有了擺動焊接頭，制造商可以調整不同的模式、振幅和頻率，以最大限度地優化工藝，將缺陷降到最低。另外，IPG的這款擺動焊接頭還允許制造商焊接不同材質的金屬。一般情況下，一種材料會比另一種材料具有更高熔點或更高反射率的兩種金屬。

通過擺動頭可以控制兩種材料的熔化行為，并通過選擇正確的擺動參數來平衡它們。通過控制金屬間化合層的熔化和凝固，來提高焊接質量。

“我們將兩種技術整合為一個緊湊的模塊。”Sampson說，“這種設計有利于同步激光束擺動和焊縫跟蹤。通過擺動激光束，焊接質量和表面光潔度得以提升。”

同時，當焊縫位置發生變化時，焊縫跟蹤器能夠自動調整焊接頭的橫向位置。 “焊接頭在沒有填充材料的情況下，提升了間隙搭橋能力，并可得到高質量焊縫表面，同時整條焊縫的一致性也可明顯提升。”Sampson說。該模塊即插即用，并與IPG的D50大功率焊接頭兼容。

清洗與打標

光纖激光器在消融、打標和雕刻領域的應用不斷增多。

激光消融正在吸引來自航空航天和汽車等領域越來越多客戶的群體關注。該工藝可用于去除油漆、清潔模具或在焊接前去除氧化層和涂層。“它的速度更快，并且產生的廢料更少。”Sampson說道。

此外，打標和雕刻是光纖激光器以性能著稱的另外兩種應用。“這實際上是我們最大的市場之一。”Sampson說。

“可追溯性需求和規格的多樣性，特別是在醫療器械領域，使得能夠對零件進行打標和雕刻至關重要。”

光纖激光器也正在越來越多地與自動化加工相結合。“現在，高產量需求正在驅動制造商做出零件生產線自動化的決策，”Sampson說，“與此同時，制造商也必須要考慮零件設計。如果零件合適自動化生產、并且有量產需求，那么光纖激光器自然會成為自動化解決方案的一部分。”

IPG的構建模塊——光纖和泵浦二極管，為公司提供了一個“以更低成本提供更高輸出功率和卓越光束質量的產品平臺。其包層側泵技術和分布式單管泵浦架構，是將光纖激光器技術應用于眾多行業的大規模生產的關鍵環節。

“我們是一家垂直整合的公司，”Sampson解釋說，“我們成功的關鍵是我們的技術都是自己開發的，這使其成本更加低廉。我們能夠盡可能廣泛地構建我們的網絡，因為我們的產品獨立于任何其他品牌。我們正在嘗試通過與盡可能多的人合作，來擴大光纖激光器在市場上的應用。”

審核編輯 黃昊宇