Kako iskoristiti tržište primjene za ultrabrzu lasersku opremu velike snage?

Industrijska laserska obrada ima tri ključne karakteristike: visoku efikasnost, preciznost i vrhunski kvalitet. Upravo su ove tri karakteristike učinile lasersku obradu široko prihvaćenom u raznim 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 široko rasprostranjenu 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 laserom 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 su se zreli proizvodi 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 prodata je 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 proboji su se brzo dogodili, i do 2017. godine, preko deset kineskih ultrabrzih laserskih kompanija se ravnopravno takmičilo sa stranim proizvodima. Cijena ultrabrzih lasera kineske proizvodnje iznosila je samo nekoliko desetina 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 snazi u fazi male snage. (3W-15W). Isporuke kineskih ultrabrzih lasera porasle su sa manje od 100 jedinica u 2015. godini 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. Godine 2023, kompanija sa sjedištem u Pekingu predstavila je infracrveni pikosekundni laser velike snage 500 W. Trenutno je kineska ultrabrza laserska tehnologija znatno smanjila jaz u odnosu na napredne tehnologije u Evropi i Sjedinjenim 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 se određena uska grla u aplikaciji prevazići.

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

Stopa rasta tržišta ultrabrzih lasera u Kini značajno zaostaje za porastom isporuka. Ova neskladnost prvenstveno proizlazi iz činjenice da se tržište kineskih ultrabrzih lasera za primjenu u distribuciji nije u potpunosti otvorilo. Žestoka konkurencija među domaćim i stranim proizvođačima lasera, upuštanje u ratove cijena za osvajanje tržišnog udjela, zajedno s mnogim nezrelim procesima na kraju primjene i padom na tržištu elektronike/panela za pametne telefone u posljednje tri godine, navela je mnoge korisnike da oklevaju u proširenju svoje proizvodnje na ultrabrze laserske linije.

Za razliku od vidljivog laserskog rezanja i zavarivanja lima, sposobnost obrade ultrabrzih lasera završava zadatke u izuzetno kratkom vremenu, što zahtijeva opsežno istraživanje u različitim procesima. Trenutno često spominjemo da ultrabrzi laseri imaju zrelu primjenu u rezanju pametnih telefona s punim ekranom, stakla, OLED PET filma, fleksibilnih FPC ploča, PERC solarnih ćelija, rezanju pločica i bušenju slijepih rupa u tiskanim pločama, između ostalih područja. 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 brojna područja, 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. Ovo 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, što čini samo oko 1/20 preduzeća za lasersko rezanje metala. Ove kompanije uglavnom nisu velikih razmjera 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 ispitivanjima i validacijama prilikom prelaska na lasersku mikroobradu. Otkrivanje pouzdanih novih procesnih rješenja zahtijeva značajan proces pokušaja i grešaka, uzimajući u obzir 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, primjene ultrabrzih lasera ostaju 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. Ovo također podrazumijeva ogroman potencijal za budući razvoj, s očekivanim postepenim porastom primjene ultrabrze laserske obrade tokom sljedeće decenije.