Comment exploiter le marché des applications pour les équipements laser ultrarapides de haute puissance ?

Le traitement laser industriel présente trois atouts majeurs : une efficacité élevée, une grande précision et une qualité irréprochable. Ce sont ces trois caractéristiques qui expliquent son adoption massive dans divers secteurs manufacturiers. Qu'il s'agisse de découpe de métaux à haute puissance ou de micro-usinage à puissance moyenne ou faible, les méthodes laser offrent des avantages considérables par rapport aux techniques de traitement traditionnelles. De ce fait, le traitement laser a connu une application rapide et généralisée au cours de la dernière décennie.

Le développement des lasers ultrarapides en Chine

Les applications du traitement laser se sont progressivement diversifiées, se concentrant sur différentes tâches telles que la découpe laser à fibre de moyenne et haute puissance, le soudage de composants métalliques de grande taille et le micro-usinage laser ultrarapide de produits de précision. Les lasers ultrarapides, représentés par les lasers picosecondes (10⁻¹² secondes) et femtosecondes (10⁻¹⁵ secondes), ont connu un développement fulgurant en seulement 20 ans. Commercialisés depuis 2010, ils se sont progressivement imposés dans les secteurs médical et industriel. La Chine a initié l'utilisation industrielle des lasers ultrarapides en 2012, mais les produits aboutis n'ont émergé qu'en 2014. Auparavant, la quasi-totalité des lasers ultrarapides étaient importés.

En 2015, si les fabricants étrangers disposaient d'une technologie relativement mature, le coût des lasers ultrarapides dépassait les 2 millions de yuans. Une seule machine de découpe laser ultrarapide de précision coûtait plus de 4 millions de yuans. Ces coûts élevés freinaient la généralisation de l'utilisation des lasers ultrarapides en Chine. Après 2015, la Chine a accéléré la production locale de lasers ultrarapides. Des avancées technologiques rapides ont eu lieu et, dès 2017, plus de dix entreprises chinoises spécialisées dans les lasers ultrarapides étaient en concurrence directe avec les produits étrangers. Les lasers ultrarapides de fabrication chinoise étaient proposés à quelques dizaines de milliers de yuans seulement, obligeant les produits importés à baisser leurs prix en conséquence. Durant cette période, le marché des lasers ultrarapides de fabrication nationale s'est stabilisé et a gagné du terrain dans le segment des basses puissances (3 W à 15 W). Les livraisons de lasers ultrarapides chinois ont explosé, passant de moins de 100 unités en 2015 à 2 400 unités en 2021. En 2020, le marché chinois des lasers ultrarapides représentait environ 2,74 milliards de yuans.

La puissance des lasers ultrarapides ne cesse de repousser les limites.

Ces dernières années, grâce aux efforts des chercheurs chinois, la technologie des lasers ultrarapides de fabrication chinoise a connu des progrès significatifs : le développement réussi d'un laser ultraviolet picoseconde de 50 W et la maturation progressive d'un laser femtoseconde de 50 W. En 2023, une entreprise pékinoise a présenté un laser infrarouge picoseconde de haute puissance de 500 W. Actuellement, la technologie des lasers ultrarapides chinoise a considérablement réduit l'écart avec les niveaux de pointe en Europe et aux États-Unis, ne présentant un retard que sur des indicateurs clés tels que la puissance maximale, la stabilité et la durée d'impulsion minimale.

Les développements futurs prévus pour les lasers ultrarapides continuent de privilégier l'introduction de versions plus puissantes, comme un laser infrarouge picoseconde de 1 000 W et un laser femtoseconde de 500 W, tout en améliorant continuellement la largeur d'impulsion. À mesure que la technologie progresse, certains obstacles à l'application devraient être surmontés.

La demande du marché intérieur chinois est inférieure au développement des capacités de production laser.

Le taux de croissance du marché chinois des lasers ultrarapides est nettement inférieur à celui des livraisons. Cet écart s'explique principalement par le fait que le marché des applications en aval des lasers ultrarapides chinois n'est pas encore pleinement développé. La concurrence féroce entre les fabricants de lasers nationaux et étrangers, qui se livrent à une guerre des prix pour conquérir des parts de marché, conjuguée à de nombreux procédés encore immatures au niveau des applications et au ralentissement du marché des écrans pour smartphones ces trois dernières années, a dissuadé de nombreux utilisateurs d'étendre leur production aux lignes de production de lasers ultrarapides.

Contrairement à la découpe et au soudage laser visibles sur tôle, la capacité de traitement des lasers ultrarapides permet de réaliser des tâches en un temps extrêmement court, ce qui nécessite des recherches approfondies sur divers procédés. Actuellement, les lasers ultrarapides sont largement utilisés pour la découpe d'écrans de smartphones, de verre, de films PET OLED, de circuits imprimés flexibles (FPC), de cellules solaires PERC, de plaquettes de silicium et pour le perçage de trous borgnes dans les circuits imprimés, entre autres. De plus, leur importance est considérable dans les secteurs de l'aérospatiale et de la défense pour le perçage et la découpe de composants spécifiques.

Il convient de noter que, malgré les affirmations selon lesquelles les lasers ultrarapides conviennent à de nombreux domaines, leur application concrète reste une autre affaire. Dans les industries à production à grande échelle, comme celles des matériaux semi-conducteurs, des puces, des plaquettes de silicium, des circuits imprimés, des cartes cuivrées et de la technologie CMS (composants montés en surface), les applications significatives des lasers ultrarapides sont rares, voire inexistantes. Cela témoigne d'un retard dans le développement des applications et des procédés liés aux lasers ultrarapides, qui accusent un retard par rapport au rythme des progrès technologiques en matière de lasers.

Le long voyage de l'exploration des applications du traitement laser ultrarapide

En Chine, le nombre d'entreprises spécialisées dans les équipements laser de précision est relativement faible, ne représentant qu'environ 1/20 des entreprises de découpe laser de métaux. Ces entreprises sont généralement de petite taille et leurs possibilités de développement de procédés dans des secteurs tels que les semi-conducteurs, les circuits imprimés et les panneaux sont limitées. De plus, les industries disposant de procédés de production éprouvés pour les applications finales doivent souvent procéder à de nombreux essais et validations lors de leur transition vers le micro-usinage laser. La mise au point de nouvelles solutions de procédés fiables exige une approche empirique importante, compte tenu du coût des équipements. Cette transition est complexe.

La découpe de verre en panneau entier pourrait constituer une voie d'accès prometteuse pour les lasers ultrarapides dans un créneau spécifique. L'adoption rapide de la découpe laser pour les écrans en verre des téléphones portables en est un exemple concluant. Cependant, l'utilisation des lasers ultrarapides pour la fabrication de composants en matériaux spéciaux ou de produits semi-finis dans d'autres secteurs industriels nécessite davantage de temps de recherche. Actuellement, les applications des lasers ultrarapides restent relativement limitées, principalement axées sur la découpe de matériaux non métalliques. Le manque d'applications dans des domaines plus vastes comme les OLED et les semi-conducteurs souligne le niveau encore modeste de la Chine en matière de technologie de traitement laser ultrarapide. Cela laisse également entrevoir un potentiel de développement considérable, avec une progression attendue des applications de traitement laser ultrarapide au cours de la prochaine décennie.