Hogyan lehet aknázni ki a nagy teljesítményű, ultragyors lézerberendezések alkalmazási piacát?

Az ipari lézeres megmunkálás három kulcsfontosságú tulajdonsággal büszkélkedhet: nagy hatékonyság, pontosság és kiváló minőség. Ez a három tulajdonság teszi széles körben elterjedtté a lézeres megmunkálást a gyártás különböző ágazataiban. Legyen szó nagy teljesítményű fémforgácsolásról vagy közepes és alacsony teljesítményszintű mikromegmunkálásról, a lézeres módszerek jelentős előnyöket mutatnak a hagyományos megmunkálási technikákkal szemben. Ennek következtében a lézeres megmunkálás az elmúlt évtizedben gyorsan és széles körben elterjedt.

Ultragyors lézerek fejlesztése Kínában

A lézeres megmunkálási alkalmazások fokozatosan diverzifikálódtak, olyan különböző feladatokra összpontosítva, mint a közepes és nagy teljesítményű szálas lézervágás, nagy fém alkatrészek hegesztése és az ultragyors lézeres mikromegmunkálás precíziós termékek esetében. Az ultragyors lézerek, amelyeket a pikoszekundumos lézerek (10-12 másodperc) és a femtoszekundumos lézerek (10-15 másodperc) képviselnek, mindössze 20 év alatt fejlődtek ki. 2010-ben kerültek kereskedelmi forgalomba, és fokozatosan behatoltak az orvosi és ipari feldolgozás területére. Kína 2012-ben indította el az ultragyors lézerek ipari használatát, de a kiforrott termékek csak 2014-re jelentek meg. Ezt megelőzően szinte az összes ultragyors lézert importálták.

2015-re a külföldi gyártók viszonylag fejlett technológiával rendelkeztek, mégis az ultragyors lézerek ára meghaladta a 2 millió kínai jüant. Egyetlen precíziós ultragyors lézervágó gép több mint 4 millió jüanért kelt el. A magas költségek akadályozták az ultragyors lézerek széles körű elterjedését Kínában. 2015 után Kína felgyorsította az ultragyors lézerek hazai elterjedését. Gyorsan történtek technológiai áttörések, és 2017-re több mint tíz kínai ultragyors lézergyártó vállalat versenyzett külföldi termékekkel. A kínai gyártmányú ultragyors lézerek ára mindössze több tízezer jüan volt, ami arra kényszerítette az importált termékeket, hogy ennek megfelelően csökkentsék áraikat. Ez idő alatt a belföldön gyártott ultragyors lézerek stabilizálódtak és teret hódítottak az alacsony teljesítményű fokozatban (3W-15W). A kínai ultragyors lézerek szállítmányai a 2015-ös kevesebb mint 100 darabról 2021-re 2400 darabra emelkedtek. 2020-ban a kínai ultragyors lézerpiac körülbelül 2,74 milliárd jüan volt.

Az ultragyors lézerek ereje új magasságokba emelkedik

Az elmúlt években a kínai kutatók erőfeszítéseinek köszönhetően jelentős előrelépések történtek a kínai gyártmányú ultragyors lézertechnológiában: sikeresen kifejlesztettek egy 50 W-os ultraibolya pikoszekundumos lézert, és fokozatosan kiforrottá vált egy 50 W-os femtoszekundumos lézer. 2023-ban egy pekingi székhelyű vállalat bemutatott egy 500 W-os nagy teljesítményű infravörös pikoszekundumos lézert. Jelenleg Kína ultragyors lézertechnológiája jelentősen csökkentette a lemaradást az európai és amerikai fejlett szintekhez képest, és csak olyan kulcsfontosságú mutatókban marad el, mint a maximális teljesítmény, a stabilitás és a minimális impulzusszélesség.

Az ultragyors lézerek várható jövőbeli fejlesztése továbbra is a nagyobb teljesítményű változatok, például az 1000 W-os infravörös pikoszekundumos és az 500 W-os femtoszekundumos lézer bevezetésére összpontosít, az impulzusszélesség folyamatos fejlesztésével. A technológia fejlődésével várhatóan bizonyos szűk keresztmetszetek leküzdhetők az alkalmazásokban.

A kínai belföldi piaci kereslet a lézergyártó kapacitás fejlődése mögött áll

Kína ultragyors lézerpiacának növekedési üteme jelentősen elmarad a szállítmányok növekedésétől. Ez az eltérés elsősorban abból fakad, hogy a kínai ultragyors lézerek downstream alkalmazási piaca még nem nyílt meg teljesen. A hazai és külföldi lézergyártók közötti kiélezett verseny, az árháború a piaci részesedés megszerzéséért, az alkalmazások oldalán számos éretlen folyamat, valamint az okostelefon-elektronikai/panelpiac elmúlt három évben tapasztalt visszaesése miatt sok felhasználó habozott kiterjeszteni termelését az ultragyors lézervonalakra.

A fémlemezek látható lézervágásával és hegesztésével ellentétben az ultragyors lézerek feldolgozási képessége rendkívül rövid idő alatt elvégzi a feladatokat, ami széleskörű kutatást igényel különféle folyamatokban. Jelenleg gyakran emlegetjük, hogy az ultragyors lézerek kiforrott alkalmazásokkal rendelkeznek többek között teljes képernyős okostelefonok, üveg, OLED PET fólia, FPC rugalmas kártyák, PERC napelemek vágásában, ostyavágásban és zsákfurat-fúrásban áramköri kártyákban. Emellett jelentőségük a repülőgépipari és védelmi szektorban is kiemelt a speciális alkatrészek fúrásához és vágásához.

Érdemes megjegyezni, hogy bár állítólag az ultragyors lézerek számos területen alkalmasak, a tényleges alkalmazásuk más kérdés. A nagyüzemi termeléssel rendelkező iparágakban, mint például a félvezető anyagok, chipek, ostyák, NYÁK-ok, rézbevonatú lapok és SMT gyártása, az ultragyors lézereknek kevés, ha egyáltalán van jelentős alkalmazása. Ez az ultragyors lézeralkalmazások és -folyamatok fejlesztésének lemaradását jelzi, ami elmarad a lézertechnológiai fejlődés ütemétől.

Az ultragyors lézeres megmunkálás alkalmazásainak felfedezésének hosszú útja

Kínában a precíziós lézerberendezésekre szakosodott vállalatok száma viszonylag kicsi, a fémlézeres vágással foglalkozó vállalatoknak csupán körülbelül 1/20-át teszik ki. Ezek a vállalatok általában nem nagyméretűek, és korlátozott lehetőségekkel rendelkeznek a folyamatfejlesztésre olyan iparágakban, mint a chipek, NYÁK-ok és panelek. Ezenkívül a terminálalkalmazásokban fejlett termelési folyamatokkal rendelkező iparágak gyakran számos kísérlettel és validációval szembesülnek a lézeres mikromegmunkálásra való áttéréskor. A megbízható új folyamatmegoldások felfedezése jelentős próbálkozásokat és hibákat igényel, figyelembe véve a berendezések költségeit. Ez az átmenet nem könnyű folyamat.

Az egész panelre kiterjedő üvegvágás egy járható belépési pont lehet az ultragyors lézerek számára egy adott piaci réspiacra. A lézervágás gyors elterjedése a mobil üvegképernyőkön erre jó példa. Azonban az ultragyors lézerek speciális anyagkomponensekhez vagy félkész termékekhez való felhasználása más iparágakban több időt igényel a felfedezéshez. Jelenleg az ultragyors lézeralkalmazások némileg korlátozottak, elsősorban a nemfémes anyagok vágására összpontosítanak. Kevés az alkalmazás a szélesebb területeken, mint például az OLED-ek/félvezetők, ami rávilágít arra, hogy Kína ultragyors lézeres megmunkálási technológiájának általános szintje még nem magas. Ez hatalmas potenciált is jelent a jövőbeli fejlesztések számára, a következő évtizedben az ultragyors lézeres megmunkálási alkalmazások várható fokozatos növekedésével.