เทคโนโลยี CTC ในอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ที่กำลังเติบโตมีแนวโน้มที่จะสร้างความเปลี่ยนแปลงให้กับอุตสาหกรรมเลเซอร์ไฟเบอร์หรือไม่?

เทคโนโลยี CTC กลายเป็นหัวข้อที่ได้รับความสนใจอย่างมากในอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ ในช่วงเวลาที่ค่อนข้างช้าของนวัตกรรมไฟฟ้าเคมี นวัตกรรมโครงสร้างนี้ช่วยให้ภาคอุตสาหกรรมพลังงานใหม่ลดต้นทุนและเพิ่มประสิทธิภาพได้อย่างมีประสิทธิภาพ พร้อมทั้งเพิ่มขอบเขตของยานยนต์พลังงานใหม่ในระดับหนึ่ง เมื่อไม่นานมานี้ ผู้เขียนได้ทราบว่าแนวคิดของเทคโนโลยี CTC ได้ถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมเลเซอร์ เลเซอร์ที่ออกแบบและผลิตโดยใช้แนวคิดใหม่นี้ยังนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงของเลเซอร์ไฟเบอร์อีกด้วย

เทคโนโลยี CTC คืออะไร?

แรงบันดาลใจสำหรับเทคโนโลยี CTC มาจากสาขาการออกแบบเครื่องบิน ซึ่งปรับปรุงโครงสร้างถังเชื้อเพลิงอิสระภายในปีกเดิมให้ผสานรวมถังเชื้อเพลิงและปีกเข้าด้วยกัน ลดจำนวนชิ้นส่วนและกระบวนการประกอบขั้นสุดท้าย การปรับปรุงนี้ไม่เพียงปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตและลดต้นทุนการผลิตเท่านั้น แต่ยังเพิ่มปริมาณเชื้อเพลิงและอัพเกรดพิสัยการบินของเครื่องบินอีกด้วย

Tesla เป็นผู้ริเริ่มแนวคิดนี้ในอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ และนำไปใช้กับรถยนต์รุ่น Model Y ข้อมูลแสดงให้เห็นว่ารถยนต์รุ่น Model Y รุ่นใหม่มีน้ำหนักเบาลง 10% ลดชิ้นส่วนตัวถังลง 370 ชิ้น และยืดอายุแบตเตอรี่ได้ 14% ในกรณีของเทคโนโลยีการหล่อตัวถังแบบบูรณาการและเทคโนโลยี CTC ของ Tesla

ก่อนหน้านี้ โครงสร้างของแบตเตอรี่ไฟฟ้าค่อนข้างยุ่งยาก ประกอบด้วยเซลล์แบตเตอรี่ โมดูล และชุดแบตเตอรี่จากภายในสู่ภายนอก เซลล์แบตเตอรี่จำนวนมากถูกประกอบเป็นโมดูลเดียว และโมดูลจำนวนมากถูกประกอบเป็นชุดแบตเตอรี่ก่อนที่จะติดตั้งในรถยนต์ ช่วงเวลานี้เรียกว่ายุคของโมดูลมาตรฐาน อย่างไรก็ตาม โครงสร้างของชุดแบตเตอรี่จะจ่ายไฟฟ้าจากเซลล์เท่านั้น และโครงสร้าง "บรรจุเกิน" ไม่เพียงแต่ต้องมีการออกแบบและผลิตส่วนประกอบเพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังใช้พื้นที่เพิ่มเติมอีกด้วย ส่งผลให้มีพลังงานน้อยลงในการขับเคลื่อนโหลดเพิ่มเติม

ผู้ผลิตแบตเตอรี่ในประเทศตระหนักถึงปัญหานี้และได้ทำการปรับปรุงที่เกี่ยวข้อง แนวคิดหลักคือการออกแบบโมดูลที่ใหญ่ขึ้น ลดจำนวนโมดูล หรือแม้แต่การออกแบบโดยไม่มีโมดูลเพื่อลดจำนวนชิ้นส่วนและการครอบครองพื้นที่ในระดับโมดูลให้น้อยที่สุดเท่าที่จะทำได้ ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากเทคโนโลยี CTP ของ CATL และแบตเตอรี่แบบใบมีดของ BYD

ประเด็นร้อนแรงในปัจจุบันของเทคโนโลยี CTC คือการออกแบบโครงแบตเตอรี่แบบบูรณาการ ซึ่งได้แก่ Tesla, BYD และ LEAPMOTOR ข้อดีของเทคโนโลยีนี้ชัดเจน ซึ่งไม่เพียงแต่จะผลักดันให้บริษัทผลิตรถยนต์ลดต้นทุนเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มระยะทางได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังเพิ่มพื้นที่ภายในเพื่อเพิ่มความสะดวกสบายในการขับขี่อีกด้วย

เทคโนโลยี CTC ส่งผลกระทบต่ออุตสาหกรรมเลเซอร์อย่างไร?

เมื่อวันที่ 15 กันยายน 2023 BWT ได้จัดงานแถลงข่าวออนไลน์เพื่อเปิดเผยเทคโนโลยีหลักอย่างเป็นทางการของเลเซอร์ซีรีส์ Lightning ที่ประสบความสำเร็จ ซึ่งก็คือเทคโนโลยี CTC เวอร์ชันเลเซอร์ไฟเบอร์ (Chip to Chassis, เทคโนโลยีชิปรวม) แนวคิดทางเทคนิคนี้สอดคล้องกับการผสานรวมถังเชื้อเพลิงปีกและแชสซีแบตเตอรี่ ซึ่งผสานรวมการออกแบบชิป โครงสร้างฮีตซิงก์ โมดูลปั๊ม และเลเซอร์ ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้โมดูลชิปต่อปั๊มและกระบวนการประกอบที่ตามมา ลดปริมาตรและน้ำหนักของแหล่งปั๊มได้อย่างมีประสิทธิภาพ และบรรลุการผสานรวมในระดับสูง

จากการวิจัยรูปแบบที่มองไปข้างหน้าเกี่ยวกับเทคโนโลยี CTC ทำให้ BWT เป็นบริษัทแรกที่เสนอโซลูชันเทคโนโลยี CTC ที่เหมาะสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ และเปิดตัวเลเซอร์ไฟเบอร์ซีรีส์ Lightning อย่างเป็นทางการในปี 2022 โดยใช้เทคโนโลยีแกนหลัก CTC เลเซอร์ Lightning ไม่เพียงแต่ประสบความสำเร็จในตลาดและได้รับความนิยมอย่างสูงในหมู่ผู้ใช้เท่านั้น แต่ยังเป็นผู้นำเทรนด์การพัฒนาเลเซอร์ไฟเบอร์แบบย่อส่วนและมีน้ำหนักเบาโดยตรงอีกด้วย ซึ่งช่วยปูทางให้เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถแข่งขันในด้านกำลังและความสว่างได้เป็นลำดับที่สาม

เทคโนโลยี CTC ส่งเสริมการย่อขนาดและน้ำหนักเบาของเลเซอร์ ช่วยปรับปรุงการพกพาและการผสานรวมอุปกรณ์ปลายน้ำอย่างมีนัยสำคัญ นำไปสู่นวัตกรรมในอุปกรณ์ปลายน้ำและสถานการณ์การใช้งานโดยตรง จุดที่เห็นได้ชัดที่สุดคือตลาดเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพา เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาในยุคแรกมีเครื่องทำความเย็นและเลเซอร์โมดูลเดี่ยวแบบเก่า 1 กิโลวัตต์ โดยมีปริมาตรตู้ 1.05 ม.³ (เทียบเท่ากับเครื่องซักผ้าแบบเก่า) ด้วยความนิยมของเครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพารุ่น Lightning เครื่องเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาที่มีขนาดเล็กมาก (ใกล้เคียงกับปริมาณการเชื่อมแบบแบบพกพาที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ) จึงได้ปรากฏขึ้นในตลาด ทำให้การเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาด้วยเลเซอร์แบบพกพาเข้าสู่ยุคของกระเป๋าเดินทาง การปรับปรุงความสามารถในการพกพาได้ขยายขอบเขตการใช้งานของการเชื่อมเลเซอร์แบบพกพาที่ระบายความร้อนด้วยน้ำอย่างมาก และเสริมจุดอ่อนของเครื่องเชื่อมแบบพกพาที่ระบายความร้อนด้วยอากาศ ซึ่งพกพาสะดวกแต่ไม่สามารถรักษาเสถียรภาพในระยะยาวในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงได้

นอกจากนี้ เลเซอร์ขนาดเล็กยังกระตุ้นการอัปเกรดโครงสร้างในสาขาการตัดเลเซอร์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น ในอดีต เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ต้องติดตั้งห้องปรับอากาศแยกต่างหากสำหรับเลเซอร์ ซึ่งไม่เพียงแต่ต้องใช้พื้นที่เพิ่มเติมเท่านั้น แต่ยังเพิ่มความยากในการติดตั้งและบำรุงรักษาอีกด้วย ปัจจุบัน โรงงานผลิตอุปกรณ์บางแห่งได้ขยายแนวคิดของ CTC ไปสู่สาขาการผลิตอุปกรณ์ โดยขจัดห้องปรับอากาศอิสระและผสานเลเซอร์ไฟเบอร์เข้ากับตู้ควบคุมของเครื่องมือเครื่องจักรโดยตรง ทำให้สามารถจัดส่งเลเซอร์พร้อมกับชุดอุปกรณ์ที่สมบูรณ์ บรรลุเป้าหมายในการถอดประกอบและใช้งานจริง ช่วยประหยัดเวลาในการติดตั้งอุปกรณ์ได้มากกว่า 30% และลดต้นทุนการขนส่ง

เหตุใด BWT จึงเป็นผู้นำในการเชี่ยวชาญเทคโนโลยี CTC ของเลเซอร์?

แน่นอนว่าการเลียนแบบเทคโนโลยี CTC นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย แต่ก็มีข้อดีที่ชัดเจน แม้แต่ในอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ซึ่งมีการผลิตมาหลายปีแล้ว ก็มีเพียงไม่กี่บริษัทเท่านั้นที่เชี่ยวชาญเทคโนโลยี CTC เนื่องจากโรงงานส่วนใหญ่ไม่สามารถออกแบบเซลล์แบตเตอรี่ได้หากคุ้นเคยกับกระบวนการผลิตยานยนต์ และโรงงานผลิตแบตเตอรี่ก็มักไม่คุ้นเคยกับการออกแบบและการผลิตพื้นฐานของตัวถังรถ ซึ่งทั้งสองอย่างนี้ยังขาดอยู่ มีเพียงบริษัทที่เข้าใจทั้งเซลล์แบตเตอรี่และการผลิตยานยนต์ รวมถึงความสามารถในการบูรณาการอย่างสูงของระบบไฟฟ้าทั้งสามเท่านั้นที่จะสามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีของเทคโนโลยี CTC ได้

ปัญหาเดียวกันนี้เกิดขึ้นในสาขาเลเซอร์ ผู้ผลิตแหล่งปั๊มบริสุทธิ์และผู้ผลิตเลเซอร์ แม้ว่าจะมีการสะสมเทคโนโลยีอันล้ำค่าในสาขาของตน แต่เนื่องจากขาดประสบการณ์ในการแก้ปัญหาผ่านการผสานรวมและการเชื่อมต่อแบบอนุกรม จึงไม่สามารถแก้ปัญหาการผสานรวมและการกระจายความร้อนหลังการผสานรวมชิปได้อย่างสมบูรณ์

BWT เป็นบริษัทผู้บุกเบิกด้านการผลิตแหล่งปั๊มในท้องถิ่น โดยมีประสบการณ์ด้านการผลิตแหล่งปั๊มมากว่าสิบปี ในขณะเดียวกัน บริษัทยังติดอันดับผู้ขายเลเซอร์ไฟเบอร์ชั้นนำ โดยเป็นของผู้ผลิตที่เข้าใจทั้งแหล่งปั๊มและเครื่องจักรเลเซอร์ ดังนั้น บริษัทจึงสามารถเป็นผู้นำในการถอดรหัสเทคโนโลยี CTC ของเลเซอร์และประสบความสำเร็จในการผลิตจำนวนมาก นำไปสู่ยุคแห่งการย่อส่วนเลเซอร์ไฟเบอร์

สรุป

ปัจจุบัน การย่อส่วนกลายเป็นแนวทางการพัฒนาที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางเป็นอันดับสามในอุตสาหกรรม รองจากกำลังสูงและความสว่างสูง เทคโนโลยี CTC เป็นกุญแจสำคัญในการย่อส่วนและการทำงานที่เสถียรในระยะยาวของเลเซอร์ เทคโนโลยี CTC ยังวางรากฐานสำหรับการ "หดตัว" ของเลเซอร์กำลังสูง ด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CTC อย่างครบถ้วนและความสำเร็จของเลเซอร์ซีรีส์ Lightning BWT จึงได้พัฒนาแพลตฟอร์มออปติก Thunder รุ่นใหม่ที่มีความสว่างสูงและโหมดกึ่งเดี่ยว ขนาดโดยรวมของเลเซอร์ไฟเบอร์ Thunder 12 kW ลดลง 70% เมื่อเทียบกับซีรีส์ Lightning ทำให้เป็นเลเซอร์ไฟเบอร์ 12 kW ที่เล็กที่สุดในตลาด

นอกจากนี้ เทคโนโลยี CTC ยังช่วยให้เลเซอร์ที่มีกำลังสูงสามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิที่สูงขึ้นอีกด้วย BWT ได้ก้าวข้ามขีดจำกัดของกำลังและประสบความสำเร็จในการส่งลำแสงที่มีคุณภาพระดับสูงโดยใช้เทคโนโลยีการรวมกำลังและเทคโนโลยีการส่งลำแสงที่มีกำลังสูงเป็นพิเศษ จนในที่สุดก็สามารถส่งลำแสงที่มีกำลังสูงเป็นพิเศษ 100 กิโลวัตต์ได้อย่างเสถียร

จากการพัฒนาของอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ แนวคิด CTC ได้จุดชนวนการเปลี่ยนแปลงทางเทคโนโลยีในอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ตั้งแต่การเกิดขึ้นจนถึงการยกระดับ แม้ว่าเทคโนโลยี CTC ในด้านเลเซอร์ไฟเบอร์จะยังไม่ถึงระดับที่สร้างความเปลี่ยนแปลงให้กับอุตสาหกรรม แต่ได้ปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของเลเซอร์ได้อย่างมาก ทำให้สถานการณ์การใช้งานเลเซอร์ขยายออกไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ เรามีเหตุผลที่จะเชื่อว่าการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยี CTC เพิ่มเติมในอนาคตจะนำมาซึ่งโอกาสในการพัฒนาที่กว้างขึ้นสำหรับสาขาการใช้งานที่มีศักยภาพมากขึ้น 

ที่มาจาก ออฟวีคดอทคอม