Com aprofitar el mercat d'aplicacions per a equips làser ultraràpids d'alta potència?

El processament làser industrial compta amb tres característiques fonamentals: alta eficiència, precisió i qualitat superior. Són aquestes tres característiques les que han fet que el processament làser sigui àmpliament adoptat en diversos sectors de fabricació. Tant si es tracta de tall de metall d'alta potència com de microprocessament a nivells de potència mitjans o baixos, els mètodes làser han mostrat avantatges significatius respecte a les tècniques de processament tradicionals. En conseqüència, el processament làser ha experimentat una aplicació ràpida i generalitzada durant l'última dècada aproximadament.

El desenvolupament de làsers ultraràpids a la Xina

Les aplicacions de processament làser s'han diversificat gradualment, centrant-se en diferents tasques com el tall amb làser de fibra de mitjana i alta potència, la soldadura de grans components metàl·lics i productes de precisió de microprocessament làser ultraràpid. Els làsers ultraràpids, representats pels làsers de picosegons (10-12 segons) i els làsers de femtosegons (10-15 segons), han evolucionat en només 20 anys. Van entrar en ús comercial el 2010 i van penetrar gradualment en els àmbits del processament mèdic i industrial. La Xina va iniciar l'ús industrial de làsers ultraràpids el 2012, però els productes madurs no van aparèixer fins al 2014. Abans d'això, gairebé tots els làsers ultraràpids s'importaven.

El 2015, els fabricants estrangers tenien una tecnologia relativament madura, però el cost dels làsers ultraràpids superava els 2 milions de iuans xinesos. Una màquina de tall làser ultraràpida de precisió única es va vendre per més de 4 milions de iuans. Els elevats costos van dificultar l'aplicació generalitzada de làsers ultraràpids a la Xina. Després del 2015, la Xina va accelerar la domesticació de làsers ultraràpids. Els avenços tecnològics es van produir ràpidament i, el 2017, més de deu empreses xineses de làser ultraràpid competien a l'alçada de productes estrangers. Els làsers ultraràpids de fabricació xinesa tenien un preu de només desenes de milers de iuans, cosa que va obligar els productes importats a reduir els seus preus en conseqüència. Durant aquest temps, els làsers ultraràpids produïts nacionalment es van estabilitzar i van guanyar força en la fase de baixa potència. (3W-15W). Els enviaments de làsers ultraràpids xinesos van augmentar de menys de 100 unitats el 2015 a 2.400 unitats el 2021. El 2020, el mercat xinès de làsers ultraràpids era d'aproximadament 2.740 milions de iuans.

El poder dels làsers ultraràpids continua assolint nous nivells

En els darrers anys, gràcies als esforços dels investigadors a la Xina, hi ha hagut avenços significatius en la tecnologia làser ultraràpida de fabricació xinesa: el desenvolupament amb èxit d'un làser ultraviolat de picosegons de 50 W i la maduresa gradual d'un làser de femtosegons de 50 W. El 2023, una empresa amb seu a Pequín va introduir un làser de picosegons infraroig d'alta potència de 500 W. Actualment, la tecnologia làser ultraràpida de la Xina ha reduït considerablement la diferència amb els nivells avançats d'Europa i els Estats Units, i només es queda enrere en indicadors clau com la potència màxima, l'estabilitat i l'amplada mínima del pols.

El desenvolupament futur previst dels làsers ultraràpids continua centrant-se en la introducció de variants de major potència, com ara un làser d'infrarojos de picosegons de 1000 W i un làser de femtosegons de 500 W, amb millores contínues en l'amplada del pols. A mesura que la tecnologia avança, s'espera que es superin certs colls d'ampolla en l'aplicació.

La demanda del mercat intern a la Xina està per darrere del desenvolupament de la capacitat de producció de làser

La taxa de creixement del mercat xinès de làser ultraràpid va significativament per darrere de l'augment dels enviaments. Aquesta discrepància prové principalment del fet que el mercat d'aplicacions posteriors per a làsers ultraràpids xinesos no s'ha obert completament. La ferotge competència entre els fabricants de làser nacionals i estrangers, que participen en guerres de preus per aconseguir quota de mercat, juntament amb molts processos immadurs a l'extrem de l'aplicació i una desacceleració del mercat d'electrònica/panells per a telèfons intel·ligents durant els darrers tres anys, ha fet que molts usuaris dubtin a l'hora d'expandir la seva producció a línies làser ultraràpides.

A diferència del tall i la soldadura per làser visible en xapa metàl·lica, la capacitat de processament dels làsers ultraràpids completa les tasques en un temps extremadament curt, cosa que exigeix una investigació exhaustiva en diversos processos. Actualment, sovint esmentem que els làsers ultraràpids tenen aplicacions madures en el tall de telèfons intel·ligents de pantalla completa, vidre, pel·lícula OLED de PET, plaques flexibles FPC, cèl·lules solars PERC, tall de làmines i perforació de forats cecs en plaques de circuits, entre altres camps. A més, la seva importància és pronunciada en els sectors aeroespacial i de defensa per a la perforació i el tall de components especials.

Val la pena assenyalar que, si bé s'afirma que els làsers ultraràpids són adequats per a nombrosos camps, la seva aplicació real continua sent una qüestió diferent. En indústries amb producció a gran escala com materials semiconductors, xips, oblies, PCB, plaques revestides de coure i SMT, hi ha poques o cap aplicacions significatives dels làsers ultraràpids. Això significa un retard en el desenvolupament d'aplicacions i processos làser ultraràpids, que es queden enrere respecte al ritme dels avenços de la tecnologia làser.

El llarg viatge d'exploració d'aplicacions en el processament làser ultraràpid

A la Xina, el nombre d'empreses especialitzades en equips làser de precisió és relativament petit, representant només aproximadament 1/20 de les empreses de tall per làser de metall. Aquestes empreses generalment no són de gran escala i tenen oportunitats limitades per al desenvolupament de processos en indústries com ara xips, PCB i panells. A més, les indústries amb processos de producció madurs en aplicacions terminals sovint s'enfronten a nombroses proves i validacions quan fan la transició al microprocessament làser. Descobrir noves solucions de procés fiables requereix un procés d'assaig i error significatiu, tenint en compte els costos dels equips. Aquesta transició no és un procés fàcil.

El tall de vidre de panell sencer podria ser un punt d'entrada factible per als làsers ultraràpids en un nínxol específic. La ràpida adopció del tall per làser per a pantalles de vidre mòbils n'és un exemple d'èxit. Tanmateix, aprofundir en làsers ultraràpids per a components de materials especials o productes semielaborats en altres indústries requereix més temps d'exploració. Actualment, les aplicacions làser ultraràpides continuen sent una mica limitades, principalment centrades en el tall de materials no metàl·lics. Hi ha escassetat d'aplicacions en camps més amplis com els OLED/semiconductors, cosa que destaca que el nivell general de tecnologia de processament làser ultraràpid de la Xina encara no és alt. Això també implica un enorme potencial per al desenvolupament futur, amb un augment gradual previst de les aplicacions de processament làser ultraràpid durant la propera dècada.