Kuidas haarata osa suure võimsusega ülikiirete laserseadmete rakendusturust?

Tööstuslikul lasertöötlusel on kolm olulist omadust: kõrge efektiivsus, täpsus ja tippkvaliteet. Just need kolm omadust on muutnud lasertöötluse laialdaselt omaksvõetuks erinevates tootmissektorites. Olenemata sellest, kas tegemist on suure võimsusega metallide lõikamise või keskmise kuni madala võimsusega mikrotöötlusega, on lasermeetoditel olnud traditsiooniliste töötlemistehnikate ees märkimisväärsed eelised. Seetõttu on lasertöötlus viimase kümnendi jooksul leidnud kiire ja laialdase rakenduse.

Ülikiirete laserite arendamine Hiinas

Lasertöötlusrakendused on järk-järgult mitmekesisemaks muutunud, keskendudes erinevatele ülesannetele, nagu keskmise ja suure võimsusega kiudlaserlõikus, suurte metalldetailide keevitamine ja ülikiire lasermikrotöötlus täppistoodete jaoks. Ülikiired laserid, mida esindavad pikosekundilised laserid (10–12 sekundit) ja femtosekundilised laserid (10–15 sekundit), on arenenud kõigest 20 aasta jooksul. Need jõudsid kaubanduslikku kasutusse 2010. aastal ja tungisid järk-järgult meditsiini ja tööstusliku töötlemise valdkonda. Hiina alustas ülikiirete laserite tööstuslikku kasutamist 2012. aastal, kuid küpsed tooted tekkisid 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 kasutuselevõttu 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 võrdselt. Hiinas toodetud ülikiirete laserite hind oli vaid kümneid tuhandeid jüaane, mis sundis imporditud tooteid oma hindu vastavalt langetama. Sel ajal stabiliseerusid kodumaal toodetud ülikiired laserid ja saavutasid populaarsuse väikese võimsusega etapis (3W–15W). Hiina ülikiirete laserite tarned kasvasid vähem kui 100 ühikult 2015. aastal 2400 ühikuni 2021. aastal. 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 lasertehnoloogia valdkonnas: edukalt on välja töötatud 50W ultraviolettpikosekundiline laser ja järk-järgult on arenenud 50W femtosekundiline laser. 2023. aastal tutvustas Pekingis asuv ettevõte 500W suure võimsusega infrapunapikosekundilist laserit. Praegu on Hiina ülikiire lasertehnoloogia märkimisväärselt vähendanud vahet Euroopa ja Ameerika Ühendriikide edasijõudnutega, jäädes maha vaid selliste põhinäitajate poolest nagu maksimaalne võimsus, stabiilsus ja minimaalne impulsi laius.

Ülikiirete laserite eeldatav edasine areng keskendub jätkuvalt suurema võimsusega variantidele, näiteks 1000 W infrapunasele pikosekundilisele ja 500 W femtosekundilisele laserile, mille impulsi laiust pidevalt täiustatakse. Tehnoloogia arenedes eeldatakse, et teatud kitsaskohad rakendustes ületatakse.

Hiina siseturu nõudlus on laserite tootmisvõimsuse arengu taga

Hiina ülikiirete laserite turu kasvutempo jääb märkimisväärselt maha tarnete hüppelisest kasvust. See lahknevus tuleneb peamiselt asjaolust, et Hiina ülikiirete laserite allavoolu rakenduste turg pole veel täielikult avanenud. Kodumaiste ja välismaiste laseritootjate vaheline tihe konkurents, 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 laseriliinidele.

Erinevalt nähtavast laserlõikusest ja lehtmetalli keevitamisest täidavad ülikiired laserid 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 trükkplaatides pimeaukude puurimise valdkonnas, muuhulgas. Lisaks on nende tähtsus silmapaistev lennundus- ja kaitsesektoris spetsiaalsete komponentide puurimiseks ja lõikamiseks.

Tasub märkida, et kuigi väidetakse, et ülikiired laserid sobivad arvukatesse valdkondadesse, on nende tegelik rakendamine hoopis teine ​​​​asi. Suuremahulise tootmisega tööstusharudes, nagu pooljuhtmaterjalid, kiibid, vahvlid, trükkplaadid, vaskkattega plaadid ja SMT, on ülikiirete laserite olulisi rakendusi vähe või üldse mitte. See näitab mahajäämust ülikiirete laserite rakenduste ja protsesside arendamisel, jäädes maha lasertehnoloogia arengust.

Pikk teekond ülikiire lasertöötluse rakenduste uurimisel

Hiinas on täppislaserseadmetele spetsialiseerunud ettevõtete arv suhteliselt väike, moodustades vaid umbes 1/20 metallilaserlõikuse 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 lasermikrotöötlusele üleminekul sageli silmitsi arvukate katsetuste ja valideerimistega. Usaldusväärsete uute protsessilahenduste leidmine nõuab seadmete kulusid arvestades märkimisväärset katse-eksituse meetodit. See üleminek ei ole lihtne protsess.

Täispaneelide klaasilõikus võib olla teostatav sisenemispunkt ülikiiretele laseritele kindlas nišis. Edukaks näiteks on laserlõikuse kiire kasutuselevõtt mobiilsetel klaasekraanidel. Spetsiaalsete materjalikomponentide või pooltoodete jaoks ülikiirete laserite kasutuselevõtt 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 ülikiirete lasertöötlustehnoloogia üldine tase pole veel kõrge. See viitab ka tohutule potentsiaalile edasiseks arenguks, kusjuures järgmise kümnendi jooksul on oodata ülikiirete lasertöötlusrakenduste järkjärgulist kasvu.