التحكم الدقيق في درجة الحرارة لأنظمة الليزر والتطبيقات الصناعية منذ عام 2002
لغة
تتميز المعالجة الصناعية بالليزر بثلاث سمات محورية: الكفاءة العالية، والدقة، والجودة العالية. في الوقت الحاضر، نذكر غالبًا أن الليزر فائق السرعة له تطبيقات ناضجة في قطع الهواتف الذكية ذات الشاشة الكاملة، والزجاج، وأفلام OLED PET، والألواح المرنة FPC، والخلايا الشمسية PERC، وقطع الرقاقات، وثقب الفتحات العمياء في لوحات الدوائر، من بين مجالات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن أهميتها واضحة في قطاعي الطيران والدفاع لحفر وقطع المكونات الخاصة.
تتميز المعالجة الصناعية بالليزر بثلاث سمات محورية: الكفاءة العالية، والدقة، والجودة العالية. هذه الخصائص الثلاث هي التي جعلت المعالجة بالليزر منتشرة على نطاق واسع في مختلف قطاعات التصنيع. سواء أكان الأمر يتعلق بقطع المعادن عالية الطاقة أو المعالجة الدقيقة بمستويات طاقة متوسطة إلى منخفضة، فقد أظهرت طرق الليزر مزايا كبيرة مقارنة بتقنيات المعالجة التقليدية. ونتيجة لذلك، شهدت المعالجة بالليزر تطبيقًا سريعًا وواسع النطاق على مدار العقد الماضي أو نحو ذلك.
تطوير الليزر فائق السرعة في الصين
تنوعت تطبيقات المعالجة بالليزر تدريجيًا، مع التركيز على مهام مختلفة مثل قطع ألياف الليزر ذات الطاقة المتوسطة والعالية، ولحام المكونات المعدنية الكبيرة، ومنتجات المعالجة الدقيقة بالليزر فائقة السرعة. تطورت أجهزة الليزر فائقة السرعة، ممثلة بليزر البيكو ثانية (10-12 ثانية) وليزر الفيمتو ثانية (10-15 ثانية)، على مدى 20 عامًا فقط. ودخلت الاستخدام التجاري في عام 2010 وتغلغلت تدريجيًا في مجالات المعالجة الطبية والصناعية. بدأت الصين الاستخدام الصناعي لأشعة الليزر فائقة السرعة في عام 2012، لكن المنتجات الناضجة لم تظهر إلا بحلول عام 2014. وقبل ذلك، تم استيراد جميع أجهزة الليزر فائقة السرعة تقريبًا.
وبحلول عام 2015، كان المصنعون في الخارج يمتلكون تكنولوجيا ناضجة نسبيًا، إلا أن تكلفة أجهزة الليزر فائقة السرعة تجاوزت 2 مليون يوان صيني. تم بيع آلة القطع بالليزر فائقة السرعة ذات الدقة الواحدة بأكثر من 4 ملايين يوان. أعاقت التكاليف المرتفعة التطبيق الواسع النطاق لأشعة الليزر فائقة السرعة في الصين. وبعد عام 2015، قامت الصين بتسريع عملية تدجين أجهزة الليزر فائقة السرعة. حدثت اختراقات تكنولوجية بسرعة، وبحلول عام 2017، كانت أكثر من عشر شركات ليزر صينية فائقة السرعة تتنافس على قدم المساواة مع المنتجات الأجنبية. وبلغ سعر أجهزة الليزر فائقة السرعة الصينية الصنع عشرات الآلاف من اليوانات فقط، مما اضطر المنتجات المستوردة إلى خفض أسعارها وفقًا لذلك. خلال تلك الفترة، استقرت أجهزة الليزر فائقة السرعة المنتجة محليًا واكتسبت قوة جذب في مرحلة الطاقة المنخفضة (3 واط - 15 واط). ارتفعت شحنات أجهزة الليزر فائقة السرعة الصينية من أقل من 100 وحدة في عام 2015 إلى 2400 وحدة في عام 2021. وفي عام 2020، بلغ سوق الليزر فائق السرعة الصيني حوالي 2.74 مليار يوان.
تستمر قوة الليزر فائق السرعة في الوصول إلى آفاق جديدة
في السنوات الأخيرة، وبفضل جهود الباحثين في الصين، حدثت تطورات كبيرة في تكنولوجيا الليزر فائق السرعة صينية الصنع: التطوير الناجح لليزر البيكو ثانية فوق البنفسجي بقدرة 50 وات والنضج التدريجي لليزر الفيمتو ثانية بقدرة 50 وات. وفي عام 2023، قدمت شركة مقرها بكين ليزر بيكو ثانية عالي الطاقة يعمل بالأشعة تحت الحمراء بقدرة 500 واط. في الوقت الحاضر، نجحت تكنولوجيا الليزر فائق السرعة في الصين في تضييق الفجوة إلى حد كبير مع المستويات المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة، حيث تتخلف فقط في المؤشرات الرئيسية مثل الطاقة القصوى والاستقرار والحد الأدنى لعرض النبض.
يستمر التطوير المستقبلي المتوقع لليزر فائق السرعة في التركيز على تقديم متغيرات طاقة أعلى، مثل بيكو ثانية بالأشعة تحت الحمراء بقدرة 1000 واط وليزر فيمتوثانية بقدرة 500 واط، مع التحسينات المستمرة في عرض النبض. ومع تقدم التكنولوجيا، من المتوقع التغلب على بعض الاختناقات في التطبيق.
الطلب في السوق المحلي في الصين يتخلف عن تطوير قدرة إنتاج الليزر
يتخلف معدل نمو حجم سوق الليزر فائق السرعة في الصين بشكل كبير عن الزيادة في الشحنات. ينبع هذا التناقض في المقام الأول من حقيقة أن سوق التطبيقات النهائية لأجهزة الليزر الصينية فائقة السرعة لم تنفتح بالكامل. أدت المنافسة الشرسة بين مصنعي الليزر المحليين والأجانب، والانخراط في حروب الأسعار للاستيلاء على حصة في السوق، إلى جانب العديد من العمليات غير الناضجة في نهاية التطبيق والانكماش في سوق إلكترونيات/ألواح الهواتف الذكية على مدى السنوات الثلاث الماضية، إلى تردد العديد من المستخدمين في توسيع إنتاجها على خطوط الليزر فائق السرعة.
على عكس القطع واللحام بالليزر المرئي في الصفائح المعدنية، فإن قدرة المعالجة بالليزر فائق السرعة تكمل المهام في وقت قصير للغاية، مما يتطلب إجراء بحث مكثف في عمليات مختلفة. في الوقت الحاضر، نذكر غالبًا أن الليزر فائق السرعة له تطبيقات ناضجة في قطع الهواتف الذكية ذات الشاشة الكاملة، والزجاج، وأفلام OLED PET، والألواح المرنة FPC، والخلايا الشمسية PERC، وقطع الرقاقات، وثقب الفتحات العمياء في لوحات الدوائر، من بين مجالات أخرى. بالإضافة إلى ذلك، فإن أهميتها واضحة في قطاعي الطيران والدفاع لحفر وقطع المكونات الخاصة.
ومن الجدير بالذكر أنه على الرغم من الادعاء بأن الليزر فائق السرعة مناسب للعديد من المجالات، إلا أن تطبيقه الفعلي يظل مسألة مختلفة. في الصناعات ذات الإنتاج على نطاق واسع مثل مواد أشباه الموصلات، والرقائق، والرقائق، وثنائي الفينيل متعدد الكلور، والألواح المغطاة بالنحاس، وSMT، هناك عدد قليل من التطبيقات المهمة لليزر فائق السرعة، إن وجدت. وهذا يدل على التأخر في تطوير تطبيقات وعمليات الليزر فائق السرعة، متخلفًا عن وتيرة التقدم في تكنولوجيا الليزر.
الرحلة الطويلة لاستكشاف التطبيقات في المعالجة بالليزر فائق السرعة
في الصين، عدد الشركات المتخصصة في معدات الليزر الدقيقة صغير نسبيًا، وهو ما يمثل حوالي 1/20 فقط من شركات قطع المعادن بالليزر. هذه الشركات عمومًا ليست كبيرة الحجم ولديها فرص محدودة لتطوير العمليات في صناعات مثل الرقائق وثنائي الفينيل متعدد الكلور والألواح. علاوة على ذلك، غالبًا ما تواجه الصناعات التي لديها عمليات إنتاج ناضجة في التطبيقات الطرفية العديد من التجارب وعمليات التحقق من الصحة عند الانتقال إلى المعالجة الدقيقة بالليزر. يتطلب اكتشاف حلول عمليات جديدة موثوقة قدرًا كبيرًا من التجربة والخطأ، مع الأخذ في الاعتبار تكاليف المعدات. هذا التحول ليس عملية سهلة.
قد يكون قطع الزجاج بالكامل نقطة دخول ممكنة لليزر فائق السرعة في مكان محدد. يعد الاعتماد السريع على القطع بالليزر للشاشات الزجاجية المتنقلة مثالاً ناجحًا. ومع ذلك، فإن التعمق في استخدام أجهزة الليزر فائقة السرعة لمكونات المواد الخاصة أو المنتجات شبه المصنعة في الصناعات الأخرى يتطلب المزيد من الوقت للاستكشاف. حاليًا، تظل تطبيقات الليزر فائق السرعة محدودة إلى حد ما، وتركز بشكل أساسي على قطع المواد غير المعدنية. هناك ندرة في التطبيقات في المجالات الأوسع مثل OLEDs/أشباه الموصلات، مما يسلط الضوء على أن المستوى العام لتكنولوجيا المعالجة بالليزر فائق السرعة في الصين ليس مرتفعًا بعد. وهذا يعني أيضًا إمكانات هائلة للتطوير المستقبلي، مع زيادة تدريجية متوقعة في تطبيقات المعالجة بالليزر فائق السرعة خلال العقد المقبل.
تيو S&A تأسست Chiller في عام 2002 مع 22 عامًا من الخبرة في تصنيع المبردات، وهي الآن معروفة كرائدة في مجال تكنولوجيا التبريد وشريك موثوق به في صناعة الليزر.
حقوق النشر © 2021 TEYU S&A مبرد - كل الحقوق محفوظة.
