Odborně-vzdělávací a zpravodajský portál z oblasti strojírenství a navazujících oborů
Články >> Osvěta v laserech je stále potřeba
Chcete dostávat MM Průmyslové spektrum ZDARMA až do Vaší schránky? Více informací zde.

Osvěta v laserech je stále potřeba

Když jsem oslovila Romana Švábka, jednatele dceřiné společnosti IPG Photonics (Czech Republic), s žádostí o rozhovor k našemu tématu lasery a jejich využití v průmyslu, projevil radost, že se laserům v MM Průmyslovém spektru tak obsáhle věnujeme, neboť podle jeho slov je osvěta v oblasti laserových technologií v ČR stále potřeba. I když hned dodal, že za posledních patnáct let došlo k opravdu významnému rozšíření této průlomové technologie a český a slovenský trh je pro IPG Photonics jedním z nejdůležitějších. Jaký vývoj v této technologii lze v budoucnu očekávat a jaké plány má česká pobočka IPG Photonics (Czech Republic), se dočtete na následujících řádkách.

Dceřinou společnost americké společnosti IPG Photonics, největšího výrobce vláknových laserových zdrojů na světě, máme v České republice od roku 2017. Jejím jednatelem je Roman Švábek, absolvent Fakulty strojní na ČVUT v Praze, s patnácti lety zkušeností s laserovými technologiemi.

MM: Mohl byste zhodnotit vývoj laserových technologií řekněme za posledních patnáct let? Kde spatřujete největší posun? Jaké zásadní inovace přispěly k rozvoji laserových technologií?

R. Švábek: V oblasti laserů se pohybuji zhruba od roku 2005 a musím říct, že vývoj za toto období je skutečně enormní. Rozšíření laserových technologií také. Zatímco před patnácti lety to byla technologie exotická a lidé v podstatě nevěděli, co od ní očekávat, dnes se stává běžnou výrobní technologií, která je nenahraditelná u spousty výrobních postupů, jež není možné jiným tradičním nástrojem provést. Například u svařování došlo s vývojem vláknových laserů k významnému posunu. Původně užívané CO2 lasery byly velmi náročné na provoz i údržbu. Vláknové lasery jsou v podstatě bezúdržbové a není nutné v pravidelném intervalu měnit drahé komponenty. Vláknový laser má také mnohem větší účinnost, což souvisí i s ekologií. Poměrně často používáme argument, že vláknové lasery jsou tzv. zelené. Všechny lasery IPG se vyznačují účinností přes 40 %. U řady eco je to dokonce přes 50 %. To je podle mého názoru hlavní důvod velkého rozmachu a zejména rozšíření laserových technologií. Výrobci laserů proto mohou optimalizovat výrobní náklady i jednotlivé komponenty a jejich výrobu, a tím jejich cena klesá. Za posledních patnáct let klesla skutečně výrazně, a proto jsou dnes lasery také mnohem dostupnější. Zatímco dříve to byla velmi drahá technologie, dnes začíná být cenově srovnatelná s jinými běžnými technologiemi. Navíc zde odpadá např. nutnost ostření nástrojů, není třeba řešit problém opotřebení, protože laserový svazek je světelný a neopotřebovává se. Abych to shrnul, posun za posledních patnáct let je obrovský a rozšíření laserů ve výrobním sektoru je masivní. Celosvětově je každý den ve všech oborech (včetně například medicíny, elektroniky a telekomunikací) vyrobena miliarda produktů lasery IPG. V Evropě se soustředíme zejména na technologie zpracování materiálu, což u IPG tvoří přes 90 % všech aplikací. Lze tedy říci, že zásadní inovací byl rozvoj vláknových laserů. Masově se začaly objevovat kolem roku 2005. Od té doby podíl na úkor CO2 laserů rostl a v dnešní době je podíl CO2 laserů minimální. Přesto se stále používají na různé aplikace, kde jsou v podstatě nenahraditelné.


Ing. Roman Švábek, jednatel společnosti IPG Photonics (Czech Republic). „Laserové technologie jsou v průmyslu dnes již široce rozšířené a ověřené. Díky narůstajícímu počtu aplikací se navíc povědomí o těchto technologiích stále prohlubuje také u širší veřejnosti."


MM: Jsou podle vašeho názoru laserové technologie už dnes na vrcholu svých možností? V jakém duchu se podle vás ponese budoucí vývoj?

R. Švábek: Dnes lasery na vrcholu svých možností určitě nejsou. Prostor na zlepšení se nabízí např. v otázkách účinnosti. Optimalizací některých komponent lze dosáhnout vyšší účinnosti, ale je to samozřejmě velmi složitý proces, který vyžaduje dlouhá léta výzkumu. Díky zvyšující se účinnosti však budeme schopni dodávat stále výkonnější lasery v kompaktnější formě. Další vývoj podle mého názoru půjde cestou zvyšování výkonu. Před čtyřmi lety dosahoval nejprodávanější laser v ČR a SR výkonu 2–3 kW, dnes se nejčastěji prodávají laserové zdroje o výkonu okolo 6 kW. Již před dvěma lety jsme v Mnichově prezentovali 120kW laserový zdroj, což byl zatím maximální výkon. Nejvýkonnější komerčně využívaný laser IPG dosahuje výkonu 100 kW a využívá jej jedna japonská společnost na svařování lodních trupů.

Další velký potenciál spatřuji ve zdokonalování jednotlivých technologií. Např. u svařování je mnoho faktorů, které ovlivňují výsledný svar. IPG vyvinula laser AMB, který disponuje dvěma lasery – jeden svařuje a druhy předehřívá, umírňuje rozstřik apod. Nebo trifokální technologie, kde dva přídavné svazky předehřívají materiál, odtavují povrchovou vrstvu (např. zinku) a vytvářejí tak ideální podmínky pro následné pájení nebo svařovaní pomocí hlavního svazku.

MM: V jakých aplikacích se lze nejčastěji potkat s lasery od IPG? Existuje nějaké dělení? Jaké lasery jsou vhodné na jaké aplikace?

R. Švábek: Společnost IPG vyrábí tři základní řady vláknových laserových zdrojů. Řadu YLS označujeme jako vysokovýkonný, YLR středněvýkonný a zdroje YLP jsou pulzní. YLS pracují s výkony od 1 kW výše a jsou vhodné na tzv. heavy duty aplikace – řezání, svařování apod. YLR se používají velmi podobně, ale dosahují výkonů do 1 kW. Nově od loňského roku nabízíme řadu YLR o výkonu 2 kW a letos v Mnichově i v Brně na veletrhu byl představen YLR o výkonu 3 kW. Oproti YLS je YLR daleko kompaktnější. Rozdíl je třeba v servisu. Zatímco u laserů YLS můžeme provádět servis u zákazníka, YLR lasery musíme na servis posílat do našeho výrobního závodu do Německa. Je to především z důvodu konstrukce. Obecně jsou lasery velmi odolné a vhodné na práci v téměř jakémkoliv prostředí, avšak uvnitř je citlivá elektronika a optika a nelze tedy laser otvírat v dílenském prostředí, ale pouze v čisté laboratoři. Lasery YLR jsou používány např. pro 3D tiskárny. Přechod mezi kontinuálními a pulzními lasery tvoří řada QCW, tzv. kvazikontinuální lasery. Vyznačují se dlouhými milisekundovými pulzy, které jsou vhodné na vrtání nebo gravírování, např. VIN kódů u automobilů, kde nahrazují dřívější Nd:YAG lasery. Lasery QCW mají typicky průměrný výkon 300 W, špičkový výkon však dosahuje 3 kW. Pulzní lasery YLP jsou v zásadě nanosekundové, což je pro většinu průmyslových aplikací dostatečné (popisování, gravírování, ablace = čištění, mikroobrábění atd.). Na aplikace gravírování, čištění i mikroobrábění je zpravidla potřeba laserový paprsek rozpohybovat. Pohyb paprsku obvykle zabezpečuje skenovací optika. Přesto, že se dnes lasery uplatňují i v dalších oblastech průmyslové výroby, nejčastější aplikace průmyslových laserů tvoří řezání, svařování a čištění.

MM: Vedle zdrojů pro vláknové lasery a příslušenství dnes společnost IPG vyrábí také laserové systémy. Jak dlouho jsou již na trhu a jakému úspěchu se těší u českých výrobců?

R. Švábek: IPG Photonics vyrábí vlastní laserové zdroje, hlavy i vlákna, svařovací optiku i chladiče, které chladí zdroj a optiku. Vysokovýkonné lasery jsou zpravidla chlazeny vodou. Řada YLR do 500 W kontinuálního výkonu je chlazena vzduchem. V Brně jsme letos vystavovali pulzní laser o průměrném výkonu 200 W chlazený vzduchem. Tento požadavek přišel od zákazníků, kteří implementují tyto lasery například do čisticích systémů. Chlazení vodou je prostorově náročnější a ztěžuje integraci i mobilitu zařízení.
Laserové systémy v České republice nabízíme teprve od začátku letošního roku. Momentálně je jako jediný zde v provozu již třetím rokem laserový svařovací systém Multiaxis u zákazníka z oblasti automotive. Budujeme nyní k těmto systémům infrastrukturu (náhradní díly na skladě, showroom v Německu), abychom mohli poskytnout kompletní podporu k této službě. Několik systémů již bylo prodáno v Evropě – do Německa a Anglie. V ČR se zatím o prodeji s několika zákazníky jedná. V USA jsou prodány už stovky kusů, avšak tam prodej probíhá již řadu let.

MM: Nekonkurujete těmito systémy vlastním zákazníkům?

R. Švábek: Vyrábíme systémy, které naši zákazníci nemají ve svém portfoliu. Např. systém Lasercube je velmi kompaktní a přesný řezací stroj s pracovní plochou 1 250 x 1 250 mm. Žádný z našich zákazníků takové zařízení s takto malým pracovním prostorem nenabízí.

MM: Ve chvíli, kdy vás klient osloví s poptávkou, např. na svařovací laserový zdroj, dokážete dodat kompletní řešení – třeba celou svařovací buňku včetně robota? Nebo častěji spolupracujete s integrátory?

R. Švábek: Zpravidla nespolupracujeme přímo s koncovým zákazníkem, ale s integrátorem. V České republice to jsou zejména společnosti ABB, Lascam, Narran, Matex, Raptech a další. Pokud nás osloví zákazník přímo, integrátora jim doporučíme. Laser je tzv. OEM produkt a musí být začleněn do konkrétního systému.


U svařování došlo s vývojem vláknových laserů k významnému posunu.

MM: Pojmy digitalizace a internet of things, eventuálně industrial internet of things pomalu vystřídaly pojem Průmysl 4.0, byť spolu stále úzce souvisejí. V duchu těchto hesel se nesly také oba nejen pro české výrobce významné veletrhy EMO Hannover a MSV v Brně. Jak se staví společnost IPG k těmto nástrojům moderního výrobního podniku? Jak „chytré“ jsou produkty IPG? Jsou připraveny na digitální transformaci?

R. Švábek: Všechny zdroje IPG disponují rozhraními, která jsou dnes běžně používána. Na přání můžeme doplnit rozhraní podporující například sběr dat apod. Obecně dokážeme dodat rozhraní podle přání zákazníka. Z chytrých technologií s ohledem na řízení procesů bych jmenoval produkt LDD sensor (inline weld monitoring). Je to přídavná jednotka ke svařovací hlavě, která dokáže pomocí přídavného laseru sledovat svarovou lázeň přímo v průběhu procesu. Na základě dat ze svarové lázně lze následně upravovat procesní podmínky, parametry laseru apod. Toto zařízení máme již instalováno také u jednoho českého zákazníka z automobilového průmyslu.


MM: Vy jste byl osobně přítomen také veletrhu Laser World of Photonics. Tam však vystavovala společnost IPG Laser. Můžete objasnit změnu názvu společnosti? A jaký dojem jste si z veletrhu odnesl?

R: Švábek: IPG Laser je německá dceřiná firma IPG Photonics Corporation (USA). Je to evropská centrála, další centrála je v Rusku a nazývá se IRE Polus (IPG znamená IRE Polus Group). Zakladatelem IPG Photonics je Rus Dr. Valentin P. Gapontsev. Původně pracoval v Sovětském svazu na Akademii věd, kde se věnoval vývoji vláknových laserů a jako prvnímu se mu podařilo vláknové lasery přivést v komerční podobě na trh. Dodnes je pan Gapontsev CEO naší společnosti. Letos oslavil 80 let, ale je stále velmi vitální a má mnoho nápadů. Je to opravdový vizionář, který dokázal z laboratoře vyvinout firmu s celosvětovou působností.
Veletrh Laser World of Photonics v Mnichově je pro nás celosvětově nejvýznamnější veletrh. Zaznamenal jsem nárůst firem, které se věnují vláknovým laserům. Mezi vystavovateli přibylo také mnoho nových malých asijských firem. Já jsem se ale ujistil o tom, že IPG je stále jednička, co se týká parametrů, portfolia produktů i dalších porovnávacích kriterií. Je na trhu již téměř třicet let a obrovské množství vývoje i práce společnost od konkurence odlišuje.

MM: Jak dlouho společnost IPG Photonics působí na českém trhu?

R. Švábek: IPG Photonics je v České republice od roku 2017. Já jsem byl původně od roku 2016 zaměstnaný u IPG Laser v Německu. V roce 2017 jsme založili českou dceřinou společnost IPG Photonics (Czech Republic). Působíme jako samostatná jednotka. Důvodem byl nárůst zákazníků a potřeba mít zde sklad náhradních dílů i servis.

MM: Můžete našim čtenářům říci něco málo o sobě? Jak jste se dostal k laserům?

R. Švábek: Úplně původně jsem se k laserům dostal tak, že jsem si na FS ČVUT na Ústavu materiálového inženýrství vybíral téma diplomové práce a zaujalo mě v RCMT téma Optimalizace pracovních podmínek pro kalení vybraných materiálů. Když jsem zjistil, že jde o kalení laserem, líbilo se mi to. V RCMT jsem si navíc dohodl částečný pracovní úvazek jako studentská vědecká síla. Po ukončení studia v roce 2008 jsem tam nastoupil do laserové skupiny. Postupně jsem si však uvědomil, že od technické stránky mě to táhne spíše k té obchodní. Začal jsem tedy vykonávat post koordinátora grantových projektů. A pak se mi ozval doktor Mocek a nabídl mi možnost stát se součástí týmu HiLASE, kam jsem v roce 2011 nastoupil na pozici technologický skaut. Nakonec jsem dostal možnost pracovat pro IPG – starat se o zákazníky ČR a SR. Byl jsem chvíli v Německu a pak jsme otevřeli dceřinou společnost IPG Photonics (Czech Republic).

MM: Je Česká republika pro IPG důležitou destinací? Jaký podíl na celkovém obratu společnosti tvoří podíl české pobočky? Jste spokojen s tímto výsledkem?

R. Švábek: Celosvětově je pro IPG nejdůležitější destinací Čína. Až 40 % objemu všech prodejů probíhá tam. Hned po Číně je to Evropa, protože tady sídlí celá řada výrobců řezacích strojů a významných integrátorů, kteří jsou navázaní na automotive, což je v Evropě nejvýznamnější průmysl. Česká a Slovenská republika jsou automobilové velmoci v poměru vyrobených aut na obyvatele. Navíc v ČR je celá řada dodavatelských firem pro automobilový průmysl – od sedadel přes kovové díly až po pneumatiky. Díky tomu jsou obě republiky pro IPG velmi významné. Máme zde trh větší než třeba ve Francii. Z hlediska všech evropských poboček je ta naše nejdůležitější.
S výsledkem jsem spokojen. Nejsem ale spokojen se současným vývojem světového trhu. Ovšem to není věc, kterou bychom dokázali ovlivnit. Celosvětově je velmi napjatá situace, konflikty mezi USA a Čínou, otázka brexitu, zpomalení německé ekonomiky, na kterou je česká a slovenská úzce navázána. Mnoho zákazníků omezilo investice. Lasery mají mnoho úžasných vlastností, ale z hlediska investičního to jsou relativně drahá zařízení a teď trh celkově stagnuje. Uvidíme, co přinesou následující měsíce.


Trifokální technologie využívá dva přídavné svazky k předehřevu materiálu, ty odtavují povrchovou vrstvu, např. zinku, a vytvářejí tak ideální podmínky pro následné pájení nebo svařovaní pomocí hlavního svazku.

MM: Mnoho kovozpracujících firem, zejména dodavatelů do automotive trápí nastupující trend elektromobility. Jak vnímáte tuto transformaci vy?

R. Švábek: Elektromobilita přináší pro nás celou řadu příležitostí, kde lasery aplikovat. Většina součástí elektromobilu lze vyrábět laserem. Pro nás to bude velká příležitost nasadit lasery na spoustu nových aplikací.

MM: Jaké jsou vaše budoucí mety?

R. Švábek: Potřebujeme v České republice zavést servisní středisko, které budeme pravděpodobně spouštět v příštím roce. V současné chvíli má servis na starosti servisní středisko v Polsku, které má v ČR v terénu tři servisní techniky. To bychom si měli být schopni v blízké budoucnosti zajistit sami.
Mojí metou ale od začátku bylo, abych tady zavedl stabilní pobočku na českém a slovenském trhu. Aby když si někdo vzpomene, že potřebuje laserový zdroj (a teď mluvím zejména o integrátorech), aby jej hned napadlo IPG. Což tak v podstatě dnes je. Musím říci, že to se povedlo, a určitě bych se rád v tomto trendu i nadále udržel. V blízké budoucnosti plánuji vedle servisního střediska vybudovat ještě středisko aplikační.

MM: To by zřejmě i urychlilo čas dodání laserů. Jak dlouho dodávka laseru trvá?

R. Švábek: Průměrně šest až osm týdnů. Velké lasery se vyrábějí na zakázku. Menší, třiceti- až padesátiwattové, máme skladem.

Aplikační laboratoř nyní máme v Německu. Aplikační testy děláme zejména pro naše integrátory. Když jejich koncový zákazník chce nově např. svařovat laserem, integrátor dodá celou svařovací jednotku, ale neví, jaký zdroj a komponenty jsou na tuto konkrétní aplikaci nejvhodnější. A to my mu v tom aplikačním středisku vyzkoušíme a ověříme.

MM: Evropským výrobcům často konkurují asijské produkty (v ČR nově nyní např. firma Raycus), a to zejména svou cenou. Jak vnímáte tuto konkurenci?

R. Švábek: Asijskou konkurenci pociťujeme. Na druhou stranu, IPG se profiluje jako prémiový výrobce. Nabízíme špičkové technologie a snažíme se být napřed technologicky, ne konkurovat co nejnižší cenou – to není náš cíl. Máme rozsáhlé produktové portfolio a pro našeho zákazníka hledáme vždy nejvhodnější řešení.

MM: Jaké jsou nejbližší plánované novinky pro český trh? Co může český zákazník očekávat?

R. Švábek: Již jsem zmínil nový pulzní laser YLP o výkonu 200 W chlazený vzduchem na aplikace čištění, nový je také laser YLR o výkonu 3 kW pro kompaktnější řezací stroje. To je zrovna produkt, kterým ukazujeme, že umíme nabídnout i cenově dostupnější řešení. Dále se snažíme zvyšovat povědomí, že IPG dělá také laserové systémy, které jsme prezentovali i letos v Brně. Na veletrhu jsme ještě vystavovali YLS laser U verze – kompaktní laser o výkonu 10 kW, který je typicky nejvíce používaný pro řezací stroje.

MM: Máte nějaké životní motto?

R. Švábek: Snažím se řídit citátem od Henryho Forda: „Většina lidí spotřebuje více energie na mluvení o problémech než na jejich řešení.“ A tak kolem problémů nechodím a jen nemluvím, ale snažím se je řešit. Ideálně hned na začátku, protože většinou pak narostou a mohou vám přerůst i přes hlavu.

MM: Doporučil byste to i našim čtenářům? Co byste jim na závěr vzkázal?

R. Švábek: Určitě ano. Rád bych jim také vzkázal, aby se nebáli laserových technologií, že je to technologie, která je rozšířená, ověřená a není důvod se jí vyhýbat.

MM: Děkuji vám za rozhovor.


Eva Buzková


Eva.buzkova@mmspektrum.com

 

Další články

Průmysl 4.0
Inovace
Technologie spojování/ dělení materiálů
Nekonvenční technologie

Komentáře

Nebyly nalezeny žádné příspěvky

Sledujte nás na sociálních sítích: