Kuidas haarata osa suure võimsusega ülikiirete laserseadmete rakendusturust?

Tööstuslikul lasertöötlusel on kolm olulist omadust: kõrge efektiivsus, täpsus ja tippkvaliteet. Just need kolm omadust on lasertöötluse laialdaselt omaks võtnud erinevates tootmissektorites. Olenemata sellest, kas tegemist on suure võimsusega metallilõikuse või keskmise kuni madala võimsusega mikrotöötlusega, on lasermeetoditel olnud traditsiooniliste töötlemistehnikate ees märkimisväärsed eelised. Seetõttu on lasertöötlus viimase kümnendi jooksul kiiresti ja laialdaselt levinud.

Ülikiirete laserite arendamine Hiinas

Lasertöötlusrakendused on järk-järgult mitmekesisemaks muutunud, keskendudes erinevatele ülesannetele, nagu keskmise ja suure võimsusega kiudlaserlõikus, suurte metalldetailide keevitamine ja täppistoodete ülikiire lasermikrotöötlus. Ülikiired laserid, mida esindavad pikosekundilised laserid (10–12 sekundit) ja femtosekundilised laserid (10–15 sekundit), on arenenud kõigest 20 aasta jooksul. Need tulid kaubanduslikule kasutusele 2010. aastal ja tungisid järk-järgult meditsiini ja tööstusliku töötlemise valdkonda. Hiina alustas ülikiirete laserite tööstuslikku kasutamist 2012. aastal, kuid küpsed tooted ilmusid alles 2014. aastaks. Enne seda imporditi peaaegu kõik ülikiired laserid.

2015. aastaks oli välismaistel tootjatel suhteliselt küps tehnoloogia, kuid ülikiirete laserite hind ületas 2 miljonit Hiina jüaani. Üks täppis-ülikiire laserlõikusmasin müüdi üle 4 miljoni jüaani eest. Kõrged hinnad takistasid ülikiirete laserite laialdast kasutamist Hiinas. Pärast 2015. aastat kiirendas Hiina ülikiirete laserite kodustamist. Tehnoloogilised läbimurded toimusid kiiresti ja 2017. aastaks konkureeris üle kümne Hiina ülikiirete laserite ettevõtte välismaiste toodetega võrdväärselt. Hiinas toodetud ülikiired laserid maksid vaid kümneid tuhandeid jüaane, mis sundis imporditud tooteid oma hindu vastavalt langetama. Selle aja jooksul stabiliseerusid ja saavutasid populaarsuse kodumaal toodetud ülikiired laserid väikese võimsusega etapis. (3W-15W). Hiina ülikiirete laserite saadetised kasvasid 2015. aasta vähem kui 100 ühikult 2021. aastaks 2400 ühikuni. 2020. aastal oli Hiina ülikiirete laserite turg ligikaudu 2,74 miljardit jüaani.

Ülikiirete laserite võimsus saavutab uusi kõrgusi

Viimastel aastatel on tänu Hiina teadlaste pingutustele toimunud märkimisväärseid edusamme Hiinas toodetud ülikiire lasertehnoloogias: edukalt on välja töötatud 50W ultraviolettpikosekundiline laser ja järk-järgult on küps 50W femtosekundiline laser. 2023. aastal tutvustas Pekingis asuv ettevõte 500 W suure võimsusega infrapunapikosekundilist laserit. Praegu on Hiina ülikiire lasertehnoloogia märkimisväärselt vähendanud vahet Euroopa ja Ameerika Ühendriikide edasijõudnutega, jäädes maha vaid selliste põhinäitajate osas nagu maksimaalne võimsus, stabiilsus ja minimaalne impulsi laius.

Ülikiirete laserite eeldatav edasine areng keskendub jätkuvalt suurema võimsusega variantide, näiteks 1000 W infrapunapikosekundilise ja 500 W femtosekundilise laseri kasutuselevõtule, mille käigus pidevalt täiustatakse impulsi laiust. Tehnoloogia arenedes eeldatakse, et teatud rakenduse kitsaskohad ületatakse.

Hiina siseturu nõudlus on laserite tootmisvõimsuse arengu taga

Hiina ülikiire laserituru kasvutempo jääb märkimisväärselt maha saadetiste hüppelisest kasvust. See lahknevus tuleneb peamiselt asjaolust, et Hiina ülikiirete laserite allavoolu rakenduste turg pole täielikult avanenud. Tihe konkurents kodumaiste ja välismaiste laseritootjate vahel, hinnasõjad turuosa hõivamiseks, koos paljude rakenduste poolel ebaküpsete protsessidega ja nutitelefonide elektroonika/paneelide turu langusega viimase kolme aasta jooksul on pannud paljud kasutajad kõhklema oma tootmise laiendamises ülikiiretele laserliinidele.

Erinevalt nähtavast laserlõikusest ja -keevitusest lehtmetallis täidavad ülikiired laserid töötlemisvõimega ülesandeid äärmiselt lühikese ajaga, mis nõuab ulatuslikku uurimistööd erinevates protsessides. Praegu mainime sageli, et ülikiiretel laseritel on küpsed rakendused täisekraaniga nutitelefonide, klaasi, OLED PET-kile, FPC painduvate plaatide, PERC päikesepatareide, vahvlite lõikamise ja trükkplaatidesse pimeaukude puurimise valdkonnas. Lisaks on nende tähtsus lennundus- ja kaitsesektoris erikomponentide puurimiseks ja lõikamiseks silmapaistev.

Väärib märkimist, et kuigi väidetakse, et ülikiired laserid sobivad paljudele valdkondadele, on nende tegelik rakendamine siiski teine ​​küsimus. Suuremahulise tootmisega tööstusharudes, nagu pooljuhtmaterjalid, kiibid, vahvlid, trükkplaadid, vasega kaetud plaadid ja SMT, on ülikiirete laserite olulisi rakendusi vähe, kui üldse. See näitab ülikiirete laserrakenduste ja -protsesside arengus mahajäämust, mis on lasertehnoloogia arengu tempost maha jäänud.

Pikk teekond ülikiire lasertöötluse rakenduste uurimisel

Hiinas on täppislaserseadmetele spetsialiseerunud ettevõtete arv suhteliselt väike, moodustades vaid umbes 1/20 metalllaserlõikuse ettevõtetest. Need ettevõtted ei ole üldiselt suured ja neil on piiratud võimalused protsesside arendamiseks sellistes tööstusharudes nagu kiibid, trükkplaadid ja paneelid. Lisaks seisavad terminaalrakenduste küpsete tootmisprotsessidega tööstusharud lasermikroprotsessimisele üleminekul sageli silmitsi arvukate katsete ja valideerimistega. Uute usaldusväärsete protsessilahenduste leidmine nõuab seadmete kulusid arvestades märkimisväärset katse-eksituse meetodit. See üleminek ei ole lihtne protsess.

Täispaneeli klaasi lõikamine võib olla teostatav sisenemispunkt ülikiirete laserite jaoks kindlasse nišši. Edukaks näiteks on mobiilsete klaasekraanide laserlõikuse kiire kasutuselevõtt. Spetsiaalsete materjalikomponentide või pooltoodete jaoks mõeldud ülikiirete laserite uurimine teistes tööstusharudes nõuab aga rohkem uurimisaega. Praegu on ülikiirete laserite rakendused mõnevõrra piiratud, keskendudes peamiselt mittemetalliliste materjalide lõikamisele. Laiemates valdkondades, nagu OLED-id/pooljuhid, on rakenduste nappus, mis rõhutab, et Hiina ülikiire lasertöötlustehnoloogia üldine tase pole veel kõrge. See tähendab ka tohutut potentsiaali edasiseks arenguks, kusjuures järgmise kümnendi jooksul on oodata ülikiirete lasertöötlusrakenduste järkjärgulist kasvu.