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

L'usinage laser industriel présente trois caractéristiques essentielles : haute efficacité, précision et qualité irréprochable. Ce sont ces trois caractéristiques qui ont largement contribué à son adoption dans divers secteurs manufacturiers. Qu'il s'agisse de découpe de métaux à haute puissance ou de micro-usinage à moyenne et faible puissance, les méthodes laser présentent des avantages significatifs par rapport aux techniques d'usinage traditionnelles. Par conséquent, l'usinage laser a connu une application rapide et généralisée au cours de la dernière décennie.

Le développement des lasers ultrarapides en Chine

Les applications de 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 évolué en seulement 20 ans. Leur utilisation commerciale a débuté en 2010 et a progressivement pénétré les domaines médical et industriel. La Chine a lancé l'utilisation industrielle des lasers ultrarapides en 2012, mais les produits matures n'ont fait leur apparition qu'en 2014. Auparavant, la quasi-totalité des lasers ultrarapides étaient importés.

En 2015, les fabricants étrangers disposaient d'une technologie relativement mature, mais le coût des lasers ultrarapides dépassait les 2 millions de yuans chinois. Une seule machine de découpe laser ultrarapide de précision se vendait plus de 4 millions de yuans. Ces coûts élevés ont freiné la généralisation des lasers ultrarapides en Chine. Après 2015, la Chine a accéléré la domestication des lasers ultrarapides. Des avancées technologiques ont rapidement été réalisées et, en 2017, plus de dix entreprises chinoises de lasers ultrarapides rivalisaient avec les produits étrangers. Les lasers ultrarapides fabriqués en Chine ne coûtaient que quelques dizaines de milliers de yuans, ce qui a contraint les produits importés à baisser leurs prix en conséquence. Pendant cette période, les lasers ultrarapides de production nationale se sont stabilisés et ont gagné du terrain dans la catégorie basse puissance (3 W à 15 W). Les expéditions de lasers ultrarapides chinois ont bondi, 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 continue d'atteindre de nouveaux sommets

Ces dernières années, grâce aux efforts des chercheurs chinois, la technologie laser ultrarapide chinoise a connu des avancées significatives : le développement réussi d'un laser picoseconde ultraviolet de 50 W et la maturation progressive d'un laser femtoseconde de 50 W. En 2023, une entreprise pékinoise a lancé un laser picoseconde infrarouge haute puissance de 500 W. Aujourd'hui, la technologie laser ultrarapide chinoise a considérablement réduit son retard sur les technologies avancées d'Europe et des États-Unis, n'accusant un retard que sur des indicateurs clés tels que la puissance maximale, la stabilité et la largeur d'impulsion minimale.

Le développement futur des lasers ultrarapides se concentre sur l'introduction de variantes de puissance supérieure, telles que le laser infrarouge picoseconde de 1 000 W et le laser femtoseconde de 500 W, avec des améliorations continues de la largeur d'impulsion. Les progrès technologiques devraient permettre de surmonter certains obstacles à cette application.

La demande du marché intérieur chinois est à la traîne par rapport au développement de la capacité de production laser

La croissance du marché chinois des lasers ultrarapides est nettement inférieure à la forte croissance 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 totalement ouvert. La concurrence acharnée entre fabricants de lasers nationaux et étrangers, qui se livrent à une guerre des prix pour conquérir des parts de marché, conjuguée à l'immaturité de nombreux procédés côté application et au ralentissement du marché des écrans et des composants électroniques pour smartphones ces trois dernières années, a conduit de nombreux utilisateurs à hésiter à étendre leur production aux lignes laser ultrarapides.

Contrairement à la découpe et au soudage laser visibles sur tôle, la capacité d'usinage des lasers ultrarapides permet d'effectuer des tâches dans des délais extrêmement courts, ce qui exige des recherches approfondies sur divers procédés. On mentionne souvent aujourd'hui que les lasers ultrarapides ont des applications matures dans la découpe de smartphones plein écran, de verre, de films PET OLED, de cartes flexibles FPC, de cellules solaires PERC, de découpe de wafers et de 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 spéciaux.

Il convient de noter que, si l'on prétend que les lasers ultrarapides conviennent à de nombreux domaines, leur application concrète reste une question différente. Dans les industries de production à grande échelle comme les semi-conducteurs, les puces, les wafers, les circuits imprimés, les cartes cuivrées et les CMS, les applications significatives des lasers ultrarapides sont rares, voire inexistantes. Cela témoigne d'un retard dans le développement des applications et des procédés laser ultrarapides, en retard sur les avancées technologiques.

Le long voyage d'exploration des applications dans le 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 disposent de peu de possibilités de développement de procédés dans des secteurs tels que les puces, les circuits imprimés et les panneaux. De plus, les industries disposant de procédés de production matures pour les applications terminales sont souvent confrontées à de nombreux essais et validations lors de la transition vers le micro-usinage laser. La découverte de nouvelles solutions de procédés fiables exige un nombre important d'essais et d'erreurs, compte tenu du coût des équipements. Cette transition n'est pas aisée.

La découpe de panneaux de verre entiers pourrait constituer un point d'entrée intéressant pour les lasers ultrarapides dans un créneau spécifique. L'adoption rapide de la découpe laser pour les écrans de verre mobiles en est un exemple probant. Cependant, l'exploration de lasers ultrarapides pour des composants en matériaux spéciaux ou des produits semi-finis dans d'autres industries nécessite davantage de temps. Actuellement, les applications du laser ultrarapide restent limitées, principalement axées sur la découpe de matériaux non métalliques. La rareté des applications dans des domaines plus vastes comme les OLED et les semi-conducteurs souligne le faible niveau global de la technologie de traitement laser ultrarapide en Chine. Cela laisse également entrevoir un potentiel de développement considérable, avec une augmentation progressive prévue des applications de traitement laser ultrarapide au cours de la prochaine décennie.