Kako iskoristiti tržište primjene za ultrabrzu lasersku opremu velike snage?

Industrijska laserska obrada može se pohvaliti s tri ključne osobine: visokom učinkovitošću, preciznošću i vrhunskom kvalitetom. Upravo su te tri karakteristike učinile lasersku obradu široko prihvaćenom u raznim proizvodnim sektorima. Bilo da se radi o rezanju metala velikom snagom ili mikroobradi na srednjim do niskim razinama snage, laserske metode pokazale su značajne prednosti u odnosu na tradicionalne tehnike obrade. Posljedično, laserska obrada doživjela je brzu i široku primjenu u posljednjem desetljeću.

Razvoj ultrabrzih lasera u Kini

Primjene laserske obrade postupno su se diverzificirale, fokusirajući se na različite zadatke poput rezanja vlaknastim laserom srednje i velike snage, zavarivanja velikih metalnih komponenti i ultrabrze laserske mikroobrade preciznih proizvoda. Ultrabrzi laseri, predstavljeni pikosekundnim laserima (10-12 sekundi) i femtosekundnim laserima (10-15 sekundi), evoluirali su tijekom samo 20 godina. U komercijalnu upotrebu ušli su 2010. godine i postupno prodrli u medicinsku i industrijsku domenu obrade. Kina je započela industrijsku upotrebu ultrabrzih lasera 2012. godine, ali zreli proizvodi pojavili su se tek 2014. godine. Prije toga, gotovo svi ultrabrzi laseri su se uvozili.

Do 2015. godine, inozemni proizvođači imali su relativno zrelu tehnologiju, no cijena ultrabrzih lasera premašila je 2 milijuna kineskih juana. Jedan precizni ultrabrzi stroj za lasersko rezanje prodavao se za više od 4 milijuna juana. Visoki troškovi ometali su široku primjenu ultrabrzih lasera u Kini. Nakon 2015. godine, Kina je ubrzala pripitomljavanje ultrabrzih lasera. Tehnološki proboji su se brzo dogodili, a do 2017. godine, više od deset kineskih tvrtki za ultrabrze lasere konkuriralo je stranim proizvodima. Cijene ultrabrzih lasera kineske proizvodnje iznosile su samo desetke tisuća juana, što je prisililo uvozne proizvode da shodno tome snize cijene. Tijekom tog vremena, domaće proizvedeni ultrabrzi laseri stabilizirali su se i dobili na popularnosti u fazi male snage (3W-15W). Isporuke kineskih ultrabrzih lasera porasle su s manje od 100 jedinica u 2015. na 2400 jedinica u 2021. godini. U 2020. godini, kinesko tržište ultrabrzih lasera iznosilo je približno 2,74 milijarde juana.

Snaga ultrabrzih lasera nastavlja dosezati nove visine

Posljednjih godina, zahvaljujući naporima istraživača u Kini, postignut je značajan napredak u tehnologiji ultrabrzih lasera proizvedenih u Kini: uspješan razvoj ultraljubičastog pikosekundnog lasera od 50 W i postupno sazrijevanje femtosekundnog lasera od 50 W. Godine 2023. tvrtka sa sjedištem u Pekingu predstavila je infracrveni pikosekundni laser velike snage od 500 W. Trenutno je kineska ultrabrza laserska tehnologija znatno smanjila jaz s naprednim razinama u Europi i Sjedinjenim Državama, zaostajući samo u ključnim pokazateljima kao što su maksimalna snaga, stabilnost i minimalna širina impulsa.

Očekivani budući razvoj ultrabrzih lasera i dalje se usredotočuje na uvođenje varijanti veće snage, kao što su infracrveni pikosekundni laser od 1000 W i femtosekundni laser od 500 W, uz kontinuirana poboljšanja širine impulsa. Kako tehnologija napreduje, očekuje se da će se prevladati određena uska grla u primjeni.

Domaća potražnja na kineskom tržištu zaostaje za razvojem kapaciteta laserske proizvodnje

Stopa rasta kineskog tržišta ultrabrzih lasera značajno zaostaje za porastom isporuka. Ova razlika prvenstveno proizlazi iz činjenice da se tržište kineskih ultrabrzih lasera nije u potpunosti otvorilo. Žestoka konkurencija među domaćim i stranim proizvođačima lasera, koja vodi ratove cijena za osvajanje tržišnog udjela, u kombinaciji s mnogim nezrelim procesima na kraju primjene i padom tržišta elektronike/panela za pametne telefone u posljednje tri godine, navela je mnoge korisnike da oklevaju proširiti svoju proizvodnju na linije ultrabrzih lasera.

Za razliku od vidljivog laserskog rezanja i zavarivanja lima, sposobnost obrade ultrabrzih lasera dovršava zadatke u izuzetno kratkom vremenu, što zahtijeva opsežna istraživanja u raznim procesima. Trenutno često spominjemo da ultrabrzi laseri imaju zrelu primjenu u rezanju pametnih telefona s punim zaslonom, stakla, OLED PET folije, fleksibilnih FPC ploča, PERC solarnih ćelija, rezanju pločica i bušenju slijepih rupa u tiskanim pločama, između ostalih područja. Osim toga, njihov značaj je izražen u zrakoplovnom i obrambenom sektoru za bušenje i rezanje posebnih komponenti.

Vrijedi napomenuti da, iako se tvrdi da su ultrabrzi laseri prikladni za brojna područja, njihova stvarna primjena ostaje druga stvar. U industrijama s velikom proizvodnjom poput poluvodičkih materijala, čipova, pločica, PCB-a, ploča obloženih bakrom i SMT-a, postoji malo, ako ih uopće ima, značajnih primjena ultrabrzih lasera. To ukazuje na zaostajanje u razvoju ultrabrzih laserskih primjena i procesa, što zaostaje za tempom napretka laserske tehnologije.

Dugo putovanje istraživanja primjena u ultrabrzoj laserskoj obradi

U Kini je broj tvrtki specijaliziranih za preciznu lasersku opremu relativno malen, čineći samo oko 1/20 poduzeća za lasersko rezanje metala. Ove tvrtke uglavnom nisu velike i imaju ograničene mogućnosti za razvoj procesa u industrijama kao što su čipovi, PCB-i i paneli. Štoviše, industrije sa zrelim proizvodnim procesima u terminalnim primjenama često se suočavaju s brojnim pokušajima i validacijama prilikom prelaska na lasersku mikroobradu. Otkrivanje pouzdanih novih procesnih rješenja zahtijeva značajne pokušaje i pogreške, s obzirom na troškove opreme. Ovaj prijelaz nije jednostavan proces.

Rezanje cijelog stakla moglo bi biti izvediva ulazna točka za ultrabrze lasere u određenu nišu. Brzo usvajanje laserskog rezanja za mobilne staklene ekrane predstavlja uspješan primjer. Međutim, istraživanje ultrabrzih lasera za posebne materijalne komponente ili poluproizvode u drugim industrijama zahtijeva više vremena. Trenutno su primjene ultrabrzih lasera donekle ograničene, prvenstveno usmjerene na rezanje nemetalnih materijala. Postoji manjak primjena u širim područjima poput OLED-a/poluvodiča, što naglašava da ukupna razina tehnologije ultrabrze laserske obrade u Kini još nije visoka. To također implicira ogroman potencijal za budući razvoj, s očekivanim postupnim porastom primjena ultrabrze laserske obrade tijekom sljedećeg desetljeća.