Kako iskoristiti tržište primjene za ultrabrzu lasersku opremu velike snage?

Industrijska laserska obrada ima tri ključne osobine: visoku efikasnost, preciznost i vrhunski kvalitet. Upravo su ove tri karakteristike učinile lasersku obradu široko prihvaćenom u različitim proizvodnim sektorima. Bilo da se radi o rezanju metala velikom snagom ili mikroobradi na srednjim do niskim nivoima snage, laserske metode su pokazale značajne prednosti u odnosu na tradicionalne tehnike obrade. Posljedično, laserska obrada je doživjela brzu i široku primjenu u posljednjih desetak godina.

Razvoj ultrabrzih lasera u Kini

Primjene laserske obrade su se postepeno diverzificirale, fokusirajući se na različite zadatke kao što su rezanje vlaknastim laserima srednje i velike snage, zavarivanje velikih metalnih komponenti i ultrabrza laserska mikroobrada preciznih proizvoda. Ultrabrzi laseri, predstavljeni pikosekundnim laserima (10-12 sekundi) i femtosekundnim laserima (10-15 sekundi), evoluirali su tokom samo 20 godina. U komercijalnu upotrebu su ušli 2010. godine i postepeno su prodrli u medicinsku i industrijsku oblast obrade. Kina je započela industrijsku upotrebu ultrabrzih lasera 2012. godine, ali zreli proizvodi su se pojavili tek 2014. godine. Prije toga, gotovo svi ultrabrzi laseri su se uvozili.

Do 2015. godine, strani proizvođači su imali relativno zrelu tehnologiju, ali je cijena ultrabrzih lasera premašila 2 miliona kineskih juana. Jedna precizna ultrabrza mašina za lasersko rezanje prodavala se za preko 4 miliona juana. Visoki troškovi su ometali široku primjenu ultrabrzih lasera u Kini. Nakon 2015. godine, Kina je ubrzala pripitomljavanje ultrabrzih lasera. Tehnološki prodori su se brzo dogodili, a do 2017. godine, preko deset kineskih kompanija za ultrabrze lasere konkurisalo je ravnopravno sa stranim proizvodima. Ultrabrzi laseri proizvedeni u Kini koštali su samo desetine hiljada juana, što je primoralo uvozne proizvode da shodno tome snize cijene. Tokom tog vremena, domaće proizvedeni ultrabrzi laseri su se stabilizovali i dobili na popularnosti u fazi male snage (3W-15W). Isporuke kineskih ultrabrzih lasera su porasle sa manje od 100 jedinica u 2015. na 2.400 jedinica u 2021. godini. U 2020. godini, kinesko tržište ultrabrzih lasera iznosilo je približno 2,74 milijarde juana.

Moć ultrabrzih lasera nastavlja dostizati nove visine

Posljednjih godina, zahvaljujući naporima istraživača u Kini, postignut je značajan napredak u tehnologiji ultrabrzih lasera proizvedenih u Kini: uspješan razvoj ultraljubičastog pikosekundnog lasera od 50 W i postepeno sazrijevanje femtosekundnog lasera od 50 W. Kompanija sa sjedištem u Pekingu predstavila je 2023. godine infracrveni pikosekundni laser velike snage od 500 W. Trenutno je kineska ultrabrza laserska tehnologija znatno smanjila jaz u odnosu na napredne nivoe u Evropi i Sjedinjenim Američkim Državama, zaostajući samo u ključnim pokazateljima kao što su maksimalna snaga, stabilnost i minimalna širina impulsa.

Očekivani budući razvoj ultrabrzih lasera i dalje se fokusira na uvođenje varijanti veće snage, kao što su infracrveni pikosekundni laser od 1000 W i femtosekundni laser od 500 W, uz kontinuirana poboljšanja širine impulsa. Kako tehnologija napreduje, očekuje se da će određena uska grla u primjeni biti prevaziđena.

Potražnja na domaćem tržištu u Kini zaostaje za razvojem kapaciteta za lasersku proizvodnju

Stopa rasta kineskog tržišta ultrabrzih lasera značajno zaostaje za porastom isporuka. Ova razlika prvenstveno proizlazi iz činjenice da se tržište kineskih ultrabrzih lasera nije u potpunosti otvorilo. Žestoka konkurencija među domaćim i stranim proizvođačima lasera, koja vodi ratove cijenama radi osvajanja tržišnog udjela, zajedno s mnogim nezrelim procesima na kraju primjene i padom tržišta elektronike/panela za pametne telefone u posljednje tri godine, navela je mnoge korisnike da oklevaju u proširenju svoje proizvodnje na linije ultrabrzih lasera.

Za razliku od vidljivog laserskog rezanja i zavarivanja lima, sposobnost obrade ultrabrzih lasera završava zadatke u izuzetno kratkom vremenu, što zahtijeva opsežna istraživanja u različitim procesima. Trenutno često spominjemo da ultrabrzi laseri imaju zrelu primjenu u rezanju pametnih telefona s punim ekranom, stakla, OLED PET filma, FPC fleksibilnih ploča, PERC solarnih ćelija, rezanju pločica i bušenju slijepih rupa u štampanim pločama, između ostalih oblasti. Osim toga, njihov značaj je izražen u vazduhoplovnom i odbrambenom sektoru za bušenje i rezanje specijalnih komponenti.

Vrijedi napomenuti da, iako se tvrdi da su ultrabrzi laseri pogodni za brojne oblasti, njihova stvarna primjena ostaje druga stvar. U industrijama s velikom proizvodnjom poput poluprovodničkih materijala, čipova, pločica, PCB-a, ploča obloženih bakrom i SMT-a, postoji malo, ako ih uopće ima, značajnih primjena ultrabrzih lasera. To ukazuje na zaostajanje u razvoju ultrabrzih laserskih aplikacija i procesa, što zaostaje za tempom napretka laserske tehnologije.

Dugo putovanje istraživanja primjena u ultrabrzoj laserskoj obradi

U Kini je broj kompanija specijaliziranih za preciznu lasersku opremu relativno mali, čineći samo oko 1/20 preduzeća za lasersko rezanje metala. Ove kompanije uglavnom nisu velike i imaju ograničene mogućnosti za razvoj procesa u industrijama kao što su čipovi, PCB i paneli. Štaviše, industrije sa zrelim proizvodnim procesima u terminalnim primjenama često se suočavaju s brojnim probama i validacijama prilikom prelaska na lasersku mikroobradu. Otkrivanje pouzdanih novih procesnih rješenja zahtijeva značajne pokušaje i greške, s obzirom na troškove opreme. Ovaj prelaz nije lak proces.

Rezanje cijelog stakla moglo bi biti izvodljiva ulazna tačka za ultrabrze lasere u određenu nišu. Brzo usvajanje laserskog rezanja za mobilne staklene ekrane predstavlja uspješan primjer. Međutim, istraživanje ultrabrzih lasera za komponente od specijalnih materijala ili poluproizvode u drugim industrijama zahtijeva više vremena. Trenutno su primjene ultrabrzih lasera donekle ograničene, prvenstveno fokusirane na rezanje nemetalnih materijala. Postoji manjak primjena u širim oblastima poput OLED-a/poluprovodnika, što naglašava da ukupni nivo tehnologije ultrabrze laserske obrade u Kini još uvijek nije visok. To također implicira ogroman potencijal za budući razvoj, s očekivanim postepenim porastom primjena ultrabrze laserske obrade tokom sljedeće decenije.