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

Az ipari lézeres megmunkálás három kulcsfontosságú tulajdonsággal büszkélkedhet: nagy hatékonyság, precizitás és kiváló minőség. Ez a három tulajdonság tette széles körben elterjedtté a lézeres megmunkálást a különböző gyártási ágazatokban. Akár nagy teljesítményű fémforgácsolásról, akár közepes vagy alacsony teljesítményű mikromegmunkálásról van szó, a lézeres módszerek jelentős előnyöket mutattak a hagyományos megmunkálási technikákkal szemben. Ennek következtében a lézeres megmunkálás az elmúlt évtizedben gyors és széles körű alkalmazást mutatott.

Ultragyors lézerek fejlesztése Kínában

A lézeres megmunkálási alkalmazások fokozatosan diverzifikálódtak, olyan különböző feladatokra összpontosítva, mint a közepes és nagy teljesítményű szálas lézervágás, a nagy fém alkatrészek hegesztése és a precíziós termékek ultragyors lézeres mikromegmunkálása. 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 elterjedtek az orvosi és ipari feldolgozás területén. Kína 2012-ben kezdte meg 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, az ultragyors lézerek ára mégis meghaladta a 2 millió kínai jüant. Több mint 4 millió jüanért kelt el egyetlen precíziós, ultragyors lézervágó gép. A magas költségek akadályozták az ultragyors lézerek széles körű elterjedését Kínában. 2015 után Kína felgyorsította az ultragyors lézerek hazai elterjedését. A technológiai áttörések gyorsan történtek, és 2017-re több mint tíz kínai ultragyors lézereket gyártó 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 hazai gyártású ultragyors lézerek stabilizálódtak és elterjedtek az alacsony energiafogyasztású fokozatban. (3W-15W). A kínai ultragyors lézerek szállítmányai a 2015-ös kevesebb mint 100 darabról 2021-re 2400 darabra ugrottak. 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, 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 alkalmazásban.

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, a piaci részesedés megszerzéséért folytatott árháború, 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 látható lézervágással és -hegesztéssel ellentétben a fémlemezek esetében az ultragyors lézerek feldolgozási képessége rendkívül rövid idő alatt elvégzi a feladatokat, ami kiterjedt kutatást igényel a különböző 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. Ezenkívül jelentőségük a repülőgépipari és védelmi szektorban is kiemelkedő a speciális alkatrészek fúrása és vágása terén.

Érdemes megjegyezni, hogy bár állítólag az ultragyors lézerek számos területen alkalmasak, a tényleges alkalmazásuk más kérdés. A nagyméretű gyártással rendelkező iparágakban, mint például a félvezető anyagok, chipek, ostyák, NYÁK-ok, rézbevonatú lapok és az SMT, az ultragyors lézereknek kevés, ha van ilyen, jelentős alkalmazása. Ez lemaradást jelent az ultragyors lézeralkalmazások és -folyamatok fejlesztésében, lemaradva a lézertechnológiai fejlődés ütemétől.

Az ultragyors lézeres megmunkálás alkalmazásainak felfedezésének hosszú útja

Kínában a precíziós lézerberendezésekre szakosodott vállalatok száma viszonylag kicsi, a fém lézervágó vállalkozásoknak csak 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 az érett termelési folyamatokkal rendelkező terminálalkalmazásokkal foglalkozó 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 berendezésköltségeket. Ez az átállás nem egy könnyű folyamat.

Az egész panelből történő üvegvágás egy járható belépési pont lehet az ultragyors lézerek számára egy adott piaci réshez. A lézervágás gyors elterjedése a mobil üvegképernyőknél erre jó példa. Azonban az ultragyors lézerek speciális anyagkomponensekhez vagy félkész termékekhez való felhasználásának vizsgálata más iparágakban több időt igényel a kutatáshoz. Jelenleg az ultragyors lézeres alkalmazások némileg korlátozottak, elsősorban a nemfémes anyagok vágására összpontosítanak. Kevés az alkalmazási lehetőség az olyan tágabb területeken, mint az OLED-ek/félvezetők, ami rávilágít arra, hogy Kína ultragyors lézeres feldolgozási technológiájának összességében még nem magas a szintje. Ez hatalmas potenciált is jelent a jövőbeli fejlesztések számára, a következő évtizedben várhatóan fokozatosan elterjednek az ultragyors lézeres feldolgozási alkalmazások.