Como aproveitar o mercado de aplicacións para equipos láser ultrarrápidos de alta potencia?

O procesamento láser industrial presume de tres características fundamentais: alta eficiencia, precisión e calidade superior. Son estas tres características as que fixeron que o procesamento láser sexa amplamente adoptado en varios sectores de fabricación. Xa sexa para o corte de metais de alta potencia ou o microprocesamento a niveis de potencia medios ou baixos, os métodos láser mostraron vantaxes significativas sobre as técnicas de procesamento tradicionais. En consecuencia, o procesamento láser experimentou unha aplicación rápida e xeneralizada durante a última década aproximadamente.

O desenvolvemento de láseres ultrarrápidos na China

As aplicacións de procesamento láser diversificáronse gradualmente, centrándose en diferentes tarefas como o corte con láser de fibra de media e alta potencia, a soldadura de grandes compoñentes metálicos e produtos de precisión de microprocesamento láser ultrarrápido. Os láseres ultrarrápidos, representados por láseres de picosegundos (10-12 segundos) e láseres de femtosegundos (10-15 segundos), evolucionaron en só 20 anos. Entraron en uso comercial en 2010 e penetraron gradualmente nos dominios do procesamento médico e industrial. China iniciou o uso industrial de láseres ultrarrápidos en 2012, pero os produtos maduros só xurdiron en 2014. Antes diso, case todos os láseres ultrarrápidos importábanse.

En 2015, os fabricantes estranxeiros tiñan unha tecnoloxía relativamente madura, pero o custo dos láseres ultrarrápidos superaba os 2 millóns de yuans chineses. Unha máquina de corte láser ultrarrápida de precisión única vendíase por máis de 4 millóns de yuans. Os altos custos dificultaron a aplicación xeneralizada de láseres ultrarrápidos en China. Despois de 2015, China acelerou a domesticación de láseres ultrarrápidos. Producíronse avances tecnolóxicos rapidamente e, en 2017, máis de dez empresas chinesas de láseres ultrarrápidos competían á par cos produtos estranxeiros. Os láseres ultrarrápidos fabricados en China tiñan un prezo de só decenas de miles de yuans, o que obrigou aos produtos importados a baixar os seus prezos en consecuencia. Durante ese tempo, os láseres ultrarrápidos producidos no país estabilizáronse e gañaron tracción na etapa de baixa potencia (3 W-15 W). Os envíos de láseres ultrarrápidos chineses aumentaron de menos de 100 unidades en 2015 a 2.400 unidades en 2021. En 2020, o mercado chinés de láseres ultrarrápidos era de aproximadamente 2.740 millóns de yuans.

A potencia dos láseres ultrarrápidos segue alcanzando novas alturas

Nos últimos anos, grazas aos esforzos dos investigadores chineses, producíronse avances significativos na tecnoloxía láser ultrarrápida de fabricación chinesa: o desenvolvemento exitoso dun láser ultravioleta de picosegundos de 50 W e a madurez gradual dun láser de femtosegundos de 50 W. En 2023, unha empresa con sede en Pequín presentou un láser de picosegundos infravermello de alta potencia de 500 W. Na actualidade, a tecnoloxía láser ultrarrápida de China reduciu considerablemente a brecha cos niveis avanzados de Europa e Estados Unidos, quedando só por detrás en indicadores clave como a potencia máxima, a estabilidade e o ancho mínimo do pulso.

O desenvolvemento futuro previsto dos láseres ultrarrápidos segue centrándose na introdución de variantes de maior potencia, como un láser de picosegundos infravermellos de 1000 W e un láser de femtosegundos de 500 W, con melloras continuas no ancho de pulso. A medida que a tecnoloxía avanza, espérase que se superen certos obstáculos na aplicación.

A demanda do mercado interno en China está por detrás do desenvolvemento da capacidade de produción de láser

A taxa de crecemento do mercado chinés de láseres ultrarrápidos está significativamente por detrás do aumento das entregas. Esta discrepancia débese principalmente ao feito de que o mercado de aplicacións posteriores para láseres ultrarrápidos chineses aínda non se abriu completamente. A feroz competencia entre os fabricantes de láseres nacionais e estranxeiros, que participan en guerras de prezos para gañar cota de mercado, xunto con moitos procesos inmaduros no extremo da aplicación e unha desaceleración no mercado de paneis/electrónica para teléfonos intelixentes nos últimos tres anos, levou a moitos usuarios a dubidar en expandir a súa produción a liñas de láseres ultrarrápidos.

A diferenza do corte por láser visible e da soldadura en chapa metálica, a capacidade de procesamento dos láseres ultrarrápidos completa as tarefas nun tempo extremadamente curto, o que require unha investigación exhaustiva en varios procesos. Na actualidade, mencionamos a miúdo que os láseres ultrarrápidos teñen aplicacións maduras no corte de teléfonos intelixentes de pantalla completa, vidro, película OLED de PET, placas flexibles FPC, células solares PERC, corte de obleas e perforación de orificios cegos en placas de circuítos, entre outros campos. Ademais, a súa importancia é pronunciada nos sectores aeroespacial e de defensa para a perforación e o corte de compoñentes especiais.

Cómpre sinalar que, aínda que se afirma que os láseres ultrarrápidos son axeitados para numerosos campos, a súa aplicación real segue sendo unha cuestión diferente. En industrias con produción a grande escala como materiais semicondutores, chips, obleas, PCB, placas revestidas de cobre e SMT, hai poucas, se é que hai algunha, aplicacións significativas dos láseres ultrarrápidos. Isto significa un atraso no desenvolvemento de aplicacións e procesos láser ultrarrápidos, que van por detrás do ritmo dos avances da tecnoloxía láser.

A longa viaxe de explorar aplicacións no procesamento láser ultrarrápido

Na China, o número de empresas especializadas en equipos láser de precisión é relativamente pequeno, representando só arredor de 1/20 das empresas de corte por láser de metal. Estas empresas xeralmente non son de grande escala e teñen oportunidades limitadas para o desenvolvemento de procesos en industrias como chips, PCB e paneis. Ademais, as industrias con procesos de produción maduros en aplicacións terminais adoitan enfrontarse a numerosas probas e validacións ao facer a transición ao microprocesamento láser. Descubrir novas solucións de proceso fiables require unha importante proba e erro, tendo en conta os custos dos equipos. Esta transición non é un proceso doado.

O corte de vidro de panel enteiro podería ser un punto de entrada viable para os láseres ultrarrápidos nun nicho específico. A rápida adopción do corte por láser para pantallas de vidro móbiles constitúe un exemplo de éxito. Non obstante, afondar en láseres ultrarrápidos para compoñentes de materiais especiais ou produtos semiacabados noutras industrias require máis tempo de exploración. Actualmente, as aplicacións de láser ultrarrápido seguen sendo algo limitadas, céntranse principalmente no corte de materiais non metálicos. Existe unha escaseza de aplicacións en campos máis amplos como os OLED/semicondutores, o que destaca que o nivel xeral de tecnoloxía de procesamento láser ultrarrápido de China aínda non é alto. Isto tamén implica un enorme potencial para o desenvolvemento futuro, cun aumento gradual previsto nas aplicacións de procesamento láser ultrarrápido durante a próxima década.