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IPG光纤激光器及激光切割应用进展
李延民阿帕奇（北京）光纤激光技术有限公司
IPG内部资料，仅限IPG使用
IPG光子公司
高功率光纤激光器市场与技术的领导者
全球2900名员工 / 德国1000名员工全球10应用实验室全球统一的销售与售后服务
新的办公地点在波兰、俄罗斯和中国相继投入使用
IPG光子公司简介
2017-9-11 IPG Photonics Confidential Information2
IPG Photonics Confidential Information3 9/11/2017
IPG激光器产品家族
Low Power CW
Fiber Lasers
Mid Power CW
Fiber Lasers
High Power CW
Fiber Lasers
Quasi-CW
Fiber Lasers
Nanosecond
Fiber Lasers
Pico &
Femtosecond
Fiber Lasers
Mid-IR
Hybrid Lasers
CW Fiber
AmplifiersDiode Lasers
模块, 机匣,整机
完整的切割激光器产品线
CW Thick Cutting
• YLS-500 to YLS-12000
针对恶略工作条件下持续稳定工作打造
Fine Cutting
• YLM-100 – YLM-400• YLR-100 – YLR-1500• YLS-1000-SM
高功率，高稳定性，理想的光束质量，极长的泵浦源寿命
和高电光转换效率
QCW Long Pulse Cutting
• SM modules up to 150/1500• MM modules up to 450/4500• YLS from 900/9000 to 2000/20000
灯泵YAG激光器的理想替代产品
• BPP：– BPP<2 @ 50m
– BPP<4 @ 100m
• 功率稳定度
– 功率不稳定度<2%
优越的光束质量是切割速度和质量的有力保障
• 能量分布：
• 圆度
2D焦点处 非2D焦点处
IPG内部资料，仅限IPG使用6
500W单模与多模不锈钢切割对比
7
YLR-1500-MM-CW-Y16和YLS-2000切割对比
8
厚度（mm） 1 2 3 5 6 8
YLR-1500(No.1和No.2平均值) 760 310 92.5 35 16.5 5
YLS-2000 400 230 90 35 25YLR-1500平均值对比YLS-2000速度对比（快）
90% 35% 3% 0% -34%
高质量的核心器件是稳定性的保证
IPG内部资料，仅限IPG使用9
一万小时加速老化测试• 筛选合格产品• 预老化 – 更好的使用稳定性
先进的结构设计确保使用性能
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封装密度, 热负载
单一发射体 阵列 堆栈
• 低输出密度• 低热负载• 最简单的被动式冷却设计• 无需去离子水• 无需微通道冷却
• 半导体在热、电两端均为独立
• 无相互影响• 五雪崩效应• 高亮度
• 高输出密度• 高热负载• 敏感的主动冷却
• 需要有压力的冷却水流经微通道
• 温度分布不稳定• 相互间有热、电影响• 雪崩效应: 一个发射体出现
问题会导致其它发射体也出现问题
• 亮度低
阵列/堆栈结构的稳定性受最薄弱段的限制
IPG Photonics Confidential11 9/11/2017
IPG能够完全控制产品的质量、性能、产量和成本
垂直整合的生产链确保质量和产量
持续不断的技术创新和突破确保领先地位
IPG Photonics Confidential12 9/11/2017
输出功率 最高可达 6 kW
功率损耗 < 15 kW
电光转换率 > 45 %
传输光纤 50 µm, 100 µm, 200 µm
BPP(芯径为50 µm时） < 2 mm x mrad
占地面积 856 x 806 mm
高度 1206 mm
2008 年WPE ≈ 25 %
2011 年WPE ≈ 30 %
2013 年WPE ≈ 35 %
2014年WPE ≈ 45 %
2015年WPE ≈ 50 %
电子除湿机替代空凋
IPG Photonics Confidential13 9/11/2017
电子除湿机优点• 没有压缩机• 没有冷媒• 更好的柜体密封:IP55
• IPG 生产
空调可能的问题• 压缩机可靠性和寿命• 冷媒的泄漏• 柜体密封• 尺寸• 成本• 服务
IPG Photonics Confidential Information14 2017-9-11
Shenyang
Beijing
Shanghai
Shenzhen
Wuhan
growth
Ningbo
Chengdu
Jinan
服务站 / FSE
区域中心 + 服务中心
Guangzhou
NanjingSuzhou
Hangzhou
Chongqing
Zhengzhou
Qingdao
Ningde
• 服务网络• 延保服务• 中功率产品推出现场维修服务• 汽车客户享受VIP服务• 快速追踪• 光路传输产品• 客户培训
Foshan
发达的售后服务网络
完善的售前和售后支持
• 售前– 方案验证与选型
– 标准的4天培训
• 售后– 响应时间<2天. 汽车客户享受VIP服务
– 网络遍布国内17的城市，在11个城市建有备件库
– 经验丰富的工程师现场解决>99%的问题
– 首次安装操作和维护培训
– 坚持现场故障解决
• 热线– 400-898-0011 – 快速解答客户问题
– “Fast Track” 追踪进展
– 不定时发送有关设备使用和维护的提醒信息
15, 10/8/2015
强大的团队
– 售后团队: • 40名现场工程师
• 4名技术支持工程师s
• 5名测试工程师
• 8名400热线服务工程师
– 应用团队:• 4个应用中心
• 11位经验丰富的应用工程师
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Copyright IPG Photonics
IPG应用团队
李延民:材料科学与工程博士，在激光熔敷、3D打印、激光焊接、打孔等方面有20年工艺研发经验，其中在通用电气研发中心担任激光加工项目经理10年。
颜业志 陈勇 孙同付 袁建文 王明 张思伟 向绍维 徐诚呈
10年以上激光加工工 艺 开 发经验，激光精细加工
5年以上激光加工工艺 开 发 经验，激光焊接
5年以上激光加工工艺 开 发 经验，精于激光切割工艺
5年以上激光加工工艺 开 发 经验，激光精细加工，激光切割，激光焊接
5年以上激光加工工艺 开 发 经验，激光精细加工
5年以上激光加工工艺 开 发 经验，激光焊接、切割、钻孔
10年以上激光加工工 艺 开 发经验，激光切割，焊接
10年激光加工工 艺开发经验，激光焊接
杨松涛
5年以上激光加工工艺开发经验，激光精细加工
贾森
5年激光加工工艺开发经验，激光切割
IPG Photonics Confidential Information18 9/11/2017
YLS激光器新功能: 内置脉冲发生器
• 所有参数独立控制
• 电压或电流输入
• 频率范围：200Hz~5kHz
• 占空比：0%~100%
使用户可以直接对激光器进行调制输出而无需外接脉冲发生器
三路模拟输入控制激光输出:
1. 功率
2. 频率
3. 占空比
Example of laser output with pulse generator option
19 11.09.2017 Copyright IPG Photonics
50% duty cycle
CW operation
结构最紧凑的高功率切割激光器 – YS-12000-CUT
• 12 kW最高输出功率
• 光纤芯径100, 150或200μm
• 结构紧凑 – 815x805mm占地面积
• 免维护运行
• 40%电光转换效率 – 运营成本更低
高功率切割: 激光器新产品
• 最高功率向6kW、8kW甚至10kW+拓展
• 更高的速度追求
• 更高的切割质量
• 更高的经济效益
• 氮气切割技术飞速发展
• 切割材料：铜，黄铜，不锈钢，碳钢，铝…
1kW to 12 kW
高功率切割
0
200
400
600
0 5 10Laser Power (kW)
Cu
ttin
g S
pe
ed
(in
ch
/m)
¼” 碳钢，氮气切割速度 vs 激光功率
光纤激光切割瓦数发展10kW IPG激光切割50mm不锈钢
高功率切割
© 奔腾激光
10kW IPG激光切割40mm铝合金
© 瑞士百超
10kW IPG激光切割10mm不锈钢
碳钢氮气切割与氧气切割的对比（10kW）
氮气切割
O2 N2 提升
3mm 4.0m/min 30m/min 650%
5mm 3.2m/min 15m/min 360%
8mm 2.5m/min 6m/min 140%
总结
IPG Photonics Confidential24 9/11/2017
1. IPG激光器的突出优势使之成为被市场广泛接受的产品
2. IPG切割版激光器具有优越的切割性能
3. 激光切割技术的发展向10kW及以上拓展 – 新的产品及技术
4. IPG提供用户全方位的支持
Thank you for your attention!
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