كيف يمكن الاستفادة من سوق التطبيقات لمعدات الليزر عالية الطاقة فائقة السرعة؟

تتميز معالجة الليزر الصناعية بثلاث سمات محورية: الكفاءة العالية والدقة والجودة الممتازة. إن هذه الخصائص الثلاث هي التي جعلت معالجة الليزر تحظى باعتماد واسع النطاق في مختلف قطاعات التصنيع. سواء كان 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 معالجة الليزر تطبيقًا سريعًا وواسع النطاق على مدى العقد الماضي أو نحو ذلك.

تطوير الليزر فائق السرعة في الصين

وقد تنوعت تطبيقات معالجة الليزر تدريجيًا، مع التركيز على مهام مختلفة مثل قطع الألياف بالليزر متوسطة وعالية الطاقة، ولحام المكونات المعدنية الكبيرة، ومنتجات الدقة الفائقة في معالجة الليزر الدقيقة. لقد تطورت أشعة الليزر فائقة السرعة، المتمثلة في ليزر البيكو ثانية (10-12 ثانية) وليزر الفيمتوثانية (10-15 ثانية)، على مدى عشرين عامًا فقط. ودخلت الاستخدام التجاري في عام 2010 وتغلغلت تدريجيا في مجالات المعالجة الطبية والصناعية. بدأت الصين الاستخدام الصناعي لليزر فائق السرعة في عام 2012، ولكن المنتجات الناضجة لم تظهر إلا في عام 2014. قبل ذلك، كانت جميع أجهزة الليزر فائقة السرعة تقريبًا يتم استيرادها.

بحلول عام 2015، كانت الشركات المصنعة في الخارج تمتلك تكنولوجيا ناضجة نسبيًا، ومع ذلك تجاوزت تكلفة الليزر فائق السرعة 2 مليون يوان صيني. تم بيع آلة قطع ليزر فائقة الدقة بسعر يزيد عن 4 ملايين يوان. أعاقت التكاليف المرتفعة الاستخدام الواسع النطاق لليزر فائق السرعة في الصين. بعد عام 2015، قامت الصين بتسريع تدجين الليزر فائق السرعة. وحدثت اختراقات تكنولوجية بسرعة، وبحلول عام 2017، كانت أكثر من عشر شركات صينية متخصصة في الليزر فائق السرعة تتنافس على قدم المساواة مع المنتجات الأجنبية. كانت أسعار الليزر فائقة السرعة المصنعة في الصين تصل إلى عشرات الآلاف من اليوانات فقط، مما اضطر المنتجات المستوردة إلى خفض أسعارها وفقًا لذلك. خلال ذلك الوقت، استقرت أشعة الليزر فائقة السرعة المنتجة محليًا واكتسبت قوة دفع في مرحلة الطاقة المنخفضة (3W-15W). ارتفعت شحنات الليزر الصينية فائقة السرعة من أقل من 100 وحدة في عام 2015 إلى 2400 وحدة في عام 2021. في عام 2020، بلغ حجم سوق الليزر فائق السرعة في الصين حوالي 2.74 مليار يوان.

تستمر قوة الليزر فائق السرعة في الوصول إلى آفاق جديدة

وفي السنوات الأخيرة، وبفضل جهود الباحثين في الصين، حدثت تطورات كبيرة في تكنولوجيا الليزر فائق السرعة المصنوعة في الصين: التطوير الناجح لليزر بيكو ثانية فوق البنفسجي بقوة 50 وات والنضج التدريجي لليزر فيمتوثانية بقوة 50 وات. في عام 2023، قدمت شركة مقرها بكين ليزر بيكو ثانية بالأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة بقدرة 500 واط. في الوقت الحاضر، نجحت تكنولوجيا الليزر فائقة السرعة في الصين في تضييق الفجوة بشكل كبير مع المستويات المتقدمة في أوروبا والولايات المتحدة، حيث تتخلف فقط في المؤشرات الرئيسية مثل الحد الأقصى للقوة والاستقرار والحد الأدنى لعرض النبضة.

ويستمر التطوير المستقبلي المتوقع لليزر فائق السرعة في التركيز على تقديم متغيرات ذات طاقة أعلى، مثل ليزر بيكو ثانية بالأشعة تحت الحمراء بقوة 1000 وات وليزر فيمتوثانية بقوة 500 وات، مع التحسينات المستمرة في عرض النبضة. مع تقدم التكنولوجيا، من المتوقع التغلب على بعض الاختناقات في التطبيق.

الطلب في السوق المحلية في الصين يتخلف عن تطوير القدرة الإنتاجية لليزر

إن معدل نمو حجم سوق الليزر فائق السرعة في الصين يتخلف بشكل كبير عن الزيادة في الشحنات. ويرجع هذا التناقض في المقام الأول إلى حقيقة أن سوق التطبيقات اللاحقة لليزر فائق السرعة الصيني لم ينفتح بشكل كامل بعد. إن المنافسة الشرسة بين مصنعي الليزر المحليين والأجانب، والانخراط في حروب الأسعار للاستحواذ على حصة السوق، إلى جانب العديد من العمليات غير الناضجة في نهاية التطبيق والتباطؤ في سوق الإلكترونيات/اللوحات للهواتف الذكية على مدى السنوات الثلاث الماضية، أدت إلى تردد العديد من المستخدمين في توسيع إنتاجهم على خطوط الليزر فائقة السرعة.

على عكس القطع واللحام بالليزر المرئي في الصفائح المعدنية، فإن قدرة المعالجة بالليزر فائق السرعة تكمل المهام في وقت قصير للغاية، مما يتطلب بحثًا مكثفًا في عمليات مختلفة. في الوقت الحاضر، نذكر غالبًا أن الليزر فائق السرعة له تطبيقات ناضجة في قطع الهواتف الذكية ذات الشاشة الكاملة، والزجاج، وفيلم OLED PET، واللوحات المرنة FPC، والخلايا الشمسية PERC، وقطع الرقائق، وحفر الثقوب العمياء في لوحات الدوائر، من بين مجالات أخرى. وبالإضافة إلى ذلك، تتجلى أهميتها بشكل واضح في قطاعي الطيران والدفاع في مجال الحفر 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 واسع النطاق مثل مواد أشباه الموصلات والرقائق والرقائق المعدنية ولوحات الدوائر المطبوعة والألواح المغطاة بالنحاس وSMT، هناك تطبيقات قليلة، إن وجدت، لليزر فائق السرعة. ويشير هذا إلى تأخر في تطوير تطبيقات وعمليات الليزر فائقة السرعة، وتأخر عن وتيرة التقدم في تكنولوجيا الليزر.

الرحلة الطويلة لاستكشاف التطبيقات في معالجة الليزر فائقة السرعة

في الصين، عدد الشركات المتخصصة في معدات الليزر الدقيقة صغير نسبيًا، حيث يمثل حوالي 1/20 فقط من شركات قطع الليزر المعدنية. هذه الشركات ليست كبيرة الحجم بشكل عام ولديها فرص محدودة لتطوير العمليات في الصناعات مثل الرقائق ولوحات الدوائر المطبوعة والألواح. علاوة على ذلك، غالباً ما تواجه الصناعات ذات عمليات الإنتاج الناضجة في التطبيقات النهائية العديد من التجارب والتحققات عند التحول إلى المعالجة الدقيقة بالليزر. إن اكتشاف حلول عملية جديدة وموثوقة يتطلب قدرًا كبيرًا من التجربة والخطأ، مع الأخذ في الاعتبار تكاليف المعدات. هذا التحول ليس عملية سهلة.

قد يكون قطع الزجاج بالكامل نقطة دخول مجدية لليزر فائق السرعة في مجال محدد. ويعد التبني السريع للقطع بالليزر لشاشات الزجاج المحمولة مثالاً ناجحاً. ومع ذلك، فإن التعمق في استخدام الليزر فائق السرعة في مكونات المواد الخاصة أو المنتجات شبه النهائية في الصناعات الأخرى يتطلب المزيد من الوقت للاستكشاف. في الوقت الحالي، تظل تطبيقات الليزر فائق السرعة محدودة إلى حد ما، وتركز في المقام الأول على قطع المواد غير المعدنية. هناك ندرة في التطبيقات في مجالات أوسع مثل OLEDs/أشباه الموصلات، مما يسلط الضوء على أن المستوى الإجمالي لتكنولوجيا معالجة الليزر فائقة السرعة في الصين ليس مرتفعًا بعد. ويشير هذا أيضًا إلى إمكانات هائلة للتطوير المستقبلي، مع زيادة تدريجية متوقعة في تطبيقات معالجة الليزر فائقة السرعة على مدى العقد المقبل.