Toekomstige lastechnologie

Tegenwoordig is lassen uitgegroeid tot een nieuwe, geïntegreerde technologie. Door de steeds belangrijkere rol van lastechnologie in de nationale economie, neemt ook het geavanceerde niveau vanlastechnologieHet is een belangrijk symbool geworden van de geavanceerde graad van de nationale industrie. Daarom wordt er krachtig geïnvesteerd in de ontwikkeling van complete lasapparatuur, kunstmatige intelligentie, informatieverwerkingstechnologie, digitale technologie voor lasvermogensregeling, intelligente technologie voor kwaliteitscontrole van lassen en het lasproductieproces.robotlastechnologieDe ontwikkeling van moderne lasmaterialen die aan de productiebehoeften voldoen, zal ongetwijfeld een belangrijke rol spelen bij het bouwen van een innovatief en energiezuinig land.

Ten eerste, de huidige ontwikkelingstrends in de lastechnologie in binnen- en buitenland.

Lassen is een belangrijke basistechnologie en de ontwikkeling ervan is afhankelijk van de vooruitgang in de moderne wetenschap en technologie. De lastechnologie kent slechts een honderdjarige geschiedenis, maar heeft zich razendsnel ontwikkeld. Sinds de 20e eeuw, en met name in de afgelopen twee à drie decennia, heeft de ongekende ontwikkeling van wetenschap en technologie geleid tot een onophoudelijke stroom van nieuwe lastechnologieën. Nieuwe verworvenheden in de moderne wetenschap en technologie, zoals plasmafysica, elektronenbundels, infraroodstraling, vacuüm, ultrageluid, akoestiek en micro-elektronica, worden op grote schaal toegepast in de lastechniek. De toepassing van nieuwe technologieën heeft de basis gelegd voor de ontwikkeling van de lastechnologie, de mogelijkheden ervan vergroot en het toepassingsgebied ervan uitgebreid. Momenteel bestaan ​​er tientallen lasmethoden met verschillende eigenschappen. De lastechnologie wordt breed toegepast in de energie-, transport-, chemische, machinebouw-, speciale apparatuur-, elektronica-, ruimtevaart- en petroleumindustrie, en vele andere sectoren. Het is duidelijk dat de nieuwe verworvenheden van de moderne wetenschap en technologie steeds meer doordringen in de lastechnologie en de snelle ontwikkeling ervan bevorderen.

(A) de ontwikkeling vanlasapparatuuren lasmethoden

In de afgelopen decennia, met de snelle ontwikkeling van wetenschap en technologie, zijn ook lasapparatuur en lasmethoden sterk verbeterd. De opmerkelijke kenmerken van buitenlandse lasapparatuur zijn momenteel hoge precisie, hoge kwaliteit, hoge betrouwbaarheid, digitalisering, intelligente besturing, grootschalig gebruik, integratie en multifunctionaliteit. Zowel vanuit het perspectief van productsamenstelling als technologische ontwikkeling, richt de binnenlandse markt zich op efficiënt, geautomatiseerd, intelligent, energiezuinig en milieuvriendelijk lassen. De Chinese booglasapparatuur nadert geleidelijk het binnenlandse niveau. Het is noodzakelijk om de productstructuur aan te passen, de productkwaliteit te verbeteren en de ontwikkeling van inverterlasvoedingen en automatische en halfautomatische lasmachines, met name de zeer efficiënte en energiezuinige koolstofdioxidelasmachines, krachtig voort te zetten. De focus moet liggen op onderzoek naar en ontwikkeling van weerstandslastechnologie voor middelhoge en hoge vermogens. Ook zal elektromagnetische compatibiliteitstechnologie steeds meer worden toegepast in lasapparatuur.lasapparatuurindustrieEr is een dringende behoefte aan energiezuinige, groene producten. Automatische lastechnologie en -apparatuur ontwikkelen zich in een ongekend tempo. Het Drieklovendamproject, het gastransportproject tussen west en oost, de lucht- en ruimtevaart, de scheepvaart en andere grootschalige nationale basisprojecten, evenals de opkomst van de binnenlandse auto-industrie, hebben de ontwikkeling en vooruitgang van geavanceerde lastechnologie, met name lasautomatisering, effectief bevorderd. Lasrobots en intelligent lassen zullen ook op specifieke gebieden verder worden ontwikkeld en op grote schaal worden toegepast. De vraag naar complete sets speciale lasapparatuur neemt toe, het toepassingsgebied wordt breder en de eisen aan de technische prestaties worden steeds hoger. Apparatuur die aan de nieuwe, efficiënte processen voldoet, zal steeds volwassener en gangbaarder worden. Binnenlandse fabrikanten van lasapparatuur moeten nieuwe doorbraken realiseren op het gebied van speciale, complete sets lasapparatuur.

(2) De ontwikkeling van lasmaterialen

Met de vooruitgang in wetenschap en technologie en de voortdurende innovatie van industriële materialen, heeft de opkomst van nieuwe materialen nieuwe uitdagingen en eisen gesteld aan de lastechnologie. Zo heeft de toepassing van hoogwaardig staal, aluminiumlegeringen, nikkellegeringen en andere materialen de ontwikkeling van de lastechnologie sterk bevorderd. Traditionele lasmethoden kunnen echter problemen opleveren bij het bewerken van deze nieuwe materialen, zoals lasvervorming en scheuren. Daarom is de ontwikkeling van nieuwe lasprocessen en -technologieën om de kwaliteit en betrouwbaarheid van lasverbindingen te verbeteren een belangrijke richting geworden in de huidige ontwikkeling van de lastechnologie. China is momenteel wereldleider in de productie van lasmaterialen, maar de kloof tussen de structuur van lasmaterialen en die van ontwikkelde landen is aanzienlijk. Om in te spelen op de trend in de lasproductie richting hoge efficiëntie, hoge kwaliteit, lage kosten en automatisering, passen ontwikkelde landen zoals de Verenigde Staten en Japan de productstructuur van lasmaterialen voortdurend aan. Halverwege de jaren tachtig was ongeveer 50% van het aandeel lasmaterialen afkomstig uit ontwikkelde landen. Aan het begin van de 21e eeuw was het aandeel lasstaven in Europa, Noord-Amerika en Japan gedaald tot minder dan 20%. Dit betekent dat in ontwikkelde landen meer dan 80% van de totale laswerkzaamheden wordt uitgevoerd met behulp van geautomatiseerde en semi-automatische lasmachines. De ontwikkeling van lasmaterialen in ontwikkelde landen en regio's zoals de Verenigde Staten, Japan en West-Europa leidt tot een onvermijdelijke afname van het gebruik van lasstaven voor handmatig booglassen en een voortdurende toename van automatische lasmachines. Het is daarom van groot belang om in eigen land zelfbeschermende en gecoate lasdraden te ontwikkelen en te produceren. De koperloze lasdraden die door binnenlandse en buitenlandse fabrikanten worden aangeboden, zouden eigenlijk speciale gecoate lasdraden genoemd moeten worden, omdat de eigenschappen van de verschillende fabrikanten variëren in coatingsamenstelling en oppervlaktebehandeling. Het uitstekende coating- en oppervlaktebehandelingsproces speelt niet alleen een rol bij roestpreventie en smering, maar produceert ook geen koperstof tijdens het lassen en verbetert de boogstabiliteit van de lasdraad en vermindert lasspatten. Momenteel werken binnenlandse en buitenlandse fabrikanten nog steeds aan de verbetering van dit draadcoating- en oppervlaktebehandelingsproces. De verwachting is dat deze draad in combinatie met een digitale inverterlasmachine de boogovergang nauwkeurig kan regelen, waardoor zeer efficiënt CO2-lassen met lage spatvorming en hoge stroomsterkte mogelijk wordt, met een effect dat vergelijkbaar is met dat van gevuld draadlassen. Dit is de toekomstige ontwikkelingsrichting.

(3) Nieuwe lasmethoden, lasapparatuur en lasmaterialen in de toekomst

Enerzijds moeten we nieuwe lasmethoden, lasapparatuur en lasmaterialen ontwikkelen om de laskwaliteit en de betrouwbaarheid op het gebied van veiligheid verder te verbeteren. Denk hierbij aan het verbeteren van bestaande lasmethoden zoals booglassen, plasmalassen, elektronenbundellassen, laserlassen en andere lasenergieën, het gebruik van elektronische technologie en besturingstechnologie om de prestaties van de boog te verbeteren, en het ontwikkelen van een betrouwbare en lichtgewicht boogvolgmethode. Anderzijds is het noodzakelijk om de mechanisatie en automatisering van het lassen te verhogen. Denk hierbij aan het programmeren en digitaal besturen van lasmachines, het ontwikkelen van speciale lasmachines die het gehele proces automatiseren, van de voorbereiding en het lassen tot de kwaliteitscontrole. In geautomatiseerde lasproductielijnen kan de inzet van CNC-lasrobots en andere lasrobots het niveau van de lasproductie verhogen en de gezondheids- en veiligheidsomstandigheden tijdens het lassen verbeteren. In de 21e eeuw, geconfronteerd met de ambitieuze doelstellingen voor wetenschappelijke en technologische ontwikkeling in ons land, zien we een enorme kloof tussen onze lastechnologie en die van het buitenland, wat hogere eisen stelt aan lassers. Daarom moeten we moderne wetenschap en technologie inzetten en ons inspannen om de vooruitgang en ontwikkeling van de lastechnologie te bevorderen.

II. Toekomstperspectief voor lastechnologie

In 2025 is de lastechnologie volledig geïntegreerd in de ecologie van Industrie 4.0, waarbij de drie kernkenmerken van‌“Intelligente aandrijving, nauwkeurige integratie, groen en duurzaam”‌.

‌intelligente penetratie‌De wereldwijde markt voor industriële lasrobots heeft een penetratiegraad van 67% bereikt, en de kosten van AI-lassystemen zijn met 40% gedaald.

Materiaalinnovatie‌Heterogene lasprocessen bestrijken 90% van de scenario's voor lichtgewichtproductie.

CO2-neutraal doel‌Het penetratiepercentage van waterstoflasmachines overschrijdt de 30%, en de intensiteit van de koolstofemissies bij het lassen zal met 55% worden verminderd ten opzichte van 2020.

(A) Kernrichting van toekomstige lastechnologie

Met de ontwikkeling van de maakindustrie naar hoogwaardige en intelligente producten, maakt de lastechnologie de volgende belangrijke doorbraakrichting door.‌

‌1. Intelligent lassysteem‌

‌AI-adaptief lassen‌: ‌AI-gestuurd lassysteem‌Lasidentificatie en parameteroptimalisatie op basis van deep learning voor realtime kwaliteitsbewaking en waarschuwing bij defecten.

· De adaptieve lasrobot kan het traject en de energie-input dynamisch aanpassen aan complexe werkomstandigheden (zoals het lassen van oppervlakken van ruimtevaartuigen). De lasrobot, uitgerust met een neuraal netwerk, kan de thermische vervorming van het materiaal in realtime analyseren en de lasparameters dynamisch aanpassen (bijvoorbeeld bij het lassen van de titaniumlegering van de cabine van een ruimtevaartuig). Het detectiepercentage van defecten wordt verhoogd tot 99,5% en de lasefficiëntie met 50%.

‌Digitale tweelingfabriek‌Virtuele simulatietechnologie verkort de ontwikkeltijd van lasprocedures met 70% (voorbeeld: optimalisatie van het lasproces voor het Tesla 4680-accupakket). De virtuele simulatie wordt gebruikt om lasvervorming te voorspellen en de kosten van proefondervinding te verlagen. Ondersteuning voor 5G-afstandsbediening van werkzaamheden in risicovolle omgevingen (zoals onderhoud aan kerncentrales).

‌2. Energietechnologie met hoge precisie‌

Ultrasnel laserlassen‌Femtoseconde laserlassen bereikt nauwkeurigheid op micronniveau voor chipverpakking en micromedische apparaten, zoals het lassen van pacemakerdraden.

Laserboogcomposietlassen‌: combineert de hoge precisie van een laser met het hoge penetratievermogen van een boog, gebruikt voor de verpakking van accu's voor elektrische voertuigen.

•Elektronenbundelvacuümlassen: voor het realiseren van een milieuvriendelijke verbinding van titaniumlegeringen en andere moeilijk te lassen materialen, gebruikt in de productie van medische apparaten.

Cold Metal Transition (CMT) upgrade‌De warmte-inbreng is gereduceerd tot 20% van die bij traditioneel MIG-lassen, waardoor het geschikt is voor het lassen van carrosserieën van aluminium-lithiumlegering (BMW i7-serie).

‌3. Ruimte- en diepzeelassen‌

In-situ fabricage van maanbases‌NASA gebruikt vacuüm-elektronenbundellastechnologie om metalen structuren rechtstreeks met ilmeniet in de maanbodem te lassen.

Reparatie van diepzeepijpleidingen‌De drukdiepte van de onderwaterlasrobot overschreed 6.000 meter (CNOOC Zuid-Chinese Zee Olie- en Gasveldproject).

4. ‌doorbraak in materiaalcompatibiliteit‌

Verbinding van ongelijksoortige materialen‌

· Ontwikkel hybride verbindingstechnologieën zoals aluminium/staal, keramiek/metaal en andere materialen om lichtgewicht constructies te ontwerpen (zoals gewichtsvermindering bij vliegtuigen).

· composietlassen‌

· Ultrasoon lassen van koolstofvezelversterkt kunststof (CFRP) lost het probleem op van de onvoldoende sterkte van traditionele verbindingsprocessen.

5. Duurzame upgrade‌waterstoflasmachine‌Vervang het traditionele acetyleensnijden en bereik nul CO2-uitstoot. Lasrookreinigingssysteem‌: nanofilterkern + AI-risicobeheersing, vangt 99,9% van de schadelijke deeltjes op.

(3) Belangrijke gegevens en marktprognose voor toekomstige lastechnologie‌

Booglasapparatuur, waaronder lasapparaten, voedingen en andere accessoires, vertegenwoordigt ongeveer de helft van alle lasapparatuur en zal naar verwachting met 6% per jaar groeien. Weerstandslasapparatuur, inclusief lasapparaten, transformatoren, controllers en componenten, zal ook een hoge groei laten zien. Gaslassen en gassnijden zullen naar verwachting een lagere groei kennen. Andere lasapparatuur, zoals stiftlassen, laserlassen, wrijvingslassen, elektronenbundellassen en ultrasoonlassen, zal sneller groeien. Robotlasapparatuur zal zeer snel groeien en de import ervan zal nog verder toenemen, omdat de meeste lasapparatuur buiten de Verenigde Staten wordt geproduceerd. Aangezien de Verenigde Staten 's werelds grootste producent van las- en snijapparatuur zijn, zal de export van las- en snijapparatuur blijven toenemen. Er zijn twee categorieën lasvulmaterialen: lasstaven en lasdraden. De hoeveelheid elektroden zal jaarlijks afnemen, terwijl de hoeveelheid lasdraad, inclusief massieve draad en gevulde draad, jaarlijks zal toenemen. Dit is een onomkeerbare ontwikkelingstrend.

Marktomvang‌De wereldwijde markt voor lastechnologie is‌218 miljard Amerikaanse dollar‌(2025), met een samengesteld jaarlijks groeipercentage van 9,3%.

Technologieaandeel‌:

· Laserlassen: 32%

· Intelligent lassysteem: 28%

· Groene lastechnologie: 25%

· Regionale groei‌De regio Azië-Pacific droeg 45% bij aan de toename, en China domineerde de toeleveringsketen van nieuwe energie- en halfgeleiderlasapparatuur.

· (4) Uitdagingen en vooruitzichten van de toekomstige lastechnologie

‌‌Uitdaging‌:

Betrouwbaarheid van lassen in extreme omstandigheden (zoals kernfusiereactoren met ultrahoge temperaturen).

· Standaardisatie van het lasproces op nanoschaal (3D-stapeling van chips).

· Visie voor 2030:

· Kwantumlastechnologie: het gebruik van het principe van kwantumverstrengeling om materiaalverbindingen op atomair niveau te realiseren.

· Biolassen: Onderzoek en ontwikkeling van biologisch afbreekbaar soldeer voor lage temperaturen op basis van biologische enzymen.

· (2) Toekomstige toepassingsgebieden van de lastechnologie-industrie

· Nieuwe energievoertuigen

· Lucht- en ruimtevaart

· Medische apparatuur

· Architectuur

· III. Samenvatting van toekomstige lastechnologie

· Kortom, de ontwikkelingstrends en vooruitzichten van de lastechnologie zijn veelbelovend. Door de continue innovatie van materialen, apparatuur en automatiseringstechnologie zal de lastechnologie zich geleidelijk ontwikkelen tot een efficiënte, hoogwaardige en intelligente technologie. Dit biedt zowel kansen als uitdagingen voor de ontwikkeling van de maakindustrie. We moeten echter ook diepgaand onderzoek doen en de innovatie en vooruitgang van de lastechnologie voortdurend stimuleren om aan de veranderende marktbehoeften te voldoen. Alleen door constant te innoveren en te ontwikkelen, kan de lastechnologie een belangrijkere rol spelen in de toekomstige industrie. De lastechnologie heeft de grenzen van de traditionele productie doorbroken en is een centrum van interdisciplinaire innovatie geworden. In het komende decennium zal de integratie ervan met kunstmatige intelligentie, kwantumcomputing en bio-engineering het concurrentielandschap van de wereldwijde high-end productie hervormen.