Controllo preciso della temperatura per sistemi laser e applicazioni industriali dal 2002
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La lavorazione laser industriale vanta tre caratteristiche fondamentali: alta efficienza, precisione e qualità di prim'ordine. Attualmente, menzioniamo spesso che i laser ultraveloci hanno applicazioni mature nel taglio di smartphone a schermo intero, vetro, pellicola PET OLED, schede flessibili FPC, celle solari PERC, taglio di wafer e perforazione di fori ciechi nei circuiti stampati, tra gli altri campi. Inoltre, la loro importanza è pronunciata nei settori aerospaziale e della difesa per la foratura e il taglio di componenti speciali.
La lavorazione laser industriale vanta tre caratteristiche fondamentali: alta efficienza, precisione e qualità di prim'ordine. Sono queste tre caratteristiche che hanno reso la lavorazione laser ampiamente adottata in vari settori produttivi. Che si tratti del taglio dei metalli ad alta potenza o della microlavorazione a livelli di potenza medio-bassi, i metodi laser hanno mostrato vantaggi significativi rispetto alle tecniche di lavorazione tradizionali. Di conseguenza, la lavorazione laser ha visto un’applicazione rapida e diffusa negli ultimi dieci anni circa.
Lo sviluppo dei laser ultraveloci in Cina
Le applicazioni di lavorazione laser si sono gradualmente diversificate, concentrandosi su attività diverse come il taglio laser in fibra di media e alta potenza, la saldatura di componenti metallici di grandi dimensioni e prodotti di precisione di microlavorazione laser ultraveloce. I laser ultraveloci, rappresentati dai laser a picosecondi (10-12 secondi) e dai laser a femtosecondi (10-15 secondi), si sono evoluti in soli 20 anni. Sono entrati nell'uso commerciale nel 2010 e sono gradualmente penetrati nei settori della lavorazione medica e industriale. La Cina ha avviato l’uso industriale dei laser ultraveloci nel 2012, ma i prodotti maturi sono emersi solo nel 2014. Prima di allora, quasi tutti i laser ultraveloci venivano importati.
Nel 2015, i produttori esteri disponevano di una tecnologia relativamente matura, ma il costo dei laser ultraveloci superava i 2 milioni di yuan cinesi. Una singola macchina da taglio laser ultraveloce di precisione venduta per oltre 4 milioni di yuan. I costi elevati hanno ostacolato la diffusa applicazione dei laser ultraveloci in Cina. Dopo il 2015, la Cina ha accelerato l’addomesticamento dei laser ultraveloci. Le scoperte tecnologiche si sono verificate rapidamente e nel 2017 oltre dieci aziende cinesi di laser ultraveloci erano in concorrenza alla pari con prodotti stranieri. I laser ultraveloci di fabbricazione cinese avevano un prezzo di sole decine di migliaia di yuan, costringendo i prodotti importati ad abbassare i prezzi di conseguenza. Durante quel periodo, i laser ultraveloci prodotti a livello nazionale si stabilizzarono e guadagnarono terreno nella fase di bassa potenza (3W-15W). Le spedizioni di laser ultraveloci cinesi sono aumentate da meno di 100 unità nel 2015 a 2.400 unità nel 2021. Nel 2020, il mercato cinese dei laser ultraveloci ammontava a circa 2,74 miliardi di yuan.
La potenza dei laser ultraveloci continua a raggiungere nuove vette
Negli ultimi anni, grazie agli sforzi dei ricercatori in Cina, ci sono stati progressi significativi nella tecnologia laser ultraveloce di fabbricazione cinese: lo sviluppo di successo di un laser a picosecondi ultravioletti da 50 W e la graduale maturità di un laser a femtosecondi da 50 W. Nel 2023, una società con sede a Pechino ha introdotto un laser a picosecondi a infrarossi ad alta potenza da 500 W. Attualmente, la tecnologia laser ultraveloce della Cina ha notevolmente ridotto il divario con i livelli avanzati in Europa e negli Stati Uniti, rimanendo indietro solo in indicatori chiave come la potenza massima, la stabilità e l’ampiezza minima dell’impulso.
Il previsto sviluppo futuro dei laser ultraveloci continua a concentrarsi sull’introduzione di varianti di potenza più elevata, come un laser a picosecondi a infrarossi da 1000 W e un laser a femtosecondi da 500 W, con continui miglioramenti nell’ampiezza dell’impulso. Con il progresso della tecnologia, si prevede che alcuni colli di bottiglia nell’applicazione verranno superati.
La domanda del mercato interno in Cina è alla base dello sviluppo della capacità di produzione del laser
Il tasso di crescita del mercato cinese dei laser ultraveloci è significativamente in ritardo rispetto all’aumento delle spedizioni. Questa discrepanza deriva principalmente dal fatto che il mercato delle applicazioni a valle dei laser ultraveloci cinesi non si è completamente aperto. La forte concorrenza tra produttori di laser nazionali ed esteri, impegnati in guerre di prezzo per conquistare quote di mercato, insieme a molti processi immaturi sul lato applicativo e ad una flessione nel mercato dell'elettronica/pannelli per smartphone negli ultimi tre anni, ha portato molti utenti a esitare espandendo la propria produzione su linee laser ultraveloci.
A differenza del taglio laser visibile e della saldatura della lamiera, la capacità di lavorazione dei laser ultraveloci completa le attività in un tempo estremamente breve, richiedendo ricerche approfondite in vari processi. Attualmente, menzioniamo spesso che i laser ultraveloci hanno applicazioni mature nel taglio di smartphone a schermo intero, vetro, pellicola PET OLED, schede flessibili FPC, celle solari PERC, taglio di wafer e perforazione di fori ciechi nei circuiti stampati, tra gli altri campi. Inoltre, la loro importanza è pronunciata nei settori aerospaziale e della difesa per la foratura e il taglio di componenti speciali.
Vale la pena notare che, sebbene si affermi che i laser ultraveloci siano adatti a numerosi campi, la loro effettiva applicazione rimane una questione diversa. Nelle industrie con produzione su larga scala come materiali semiconduttori, chip, wafer, PCB, schede rivestite in rame e SMT, ci sono poche, se non nessuna, applicazioni significative dei laser ultraveloci. Ciò significa un ritardo nello sviluppo di applicazioni e processi laser ultraveloci, che resta indietro rispetto al ritmo dei progressi della tecnologia laser.
Il lungo viaggio verso l'esplorazione delle applicazioni nella lavorazione laser ultraveloce
In Cina, il numero di aziende specializzate in apparecchiature laser di precisione è relativamente piccolo e rappresenta solo circa 1/20 delle imprese di taglio laser dei metalli. Queste aziende generalmente non sono di grandi dimensioni e hanno opportunità limitate per lo sviluppo di processi in settori quali chip, PCB e pannelli. Inoltre, le industrie con processi di produzione maturi in applicazioni terminali spesso affrontano numerose prove e convalide durante la transizione alla microlavorazione laser. La scoperta di nuove soluzioni di processo affidabili richiede notevoli tentativi ed errori, considerando i costi delle apparecchiature. Questa transizione non è un processo facile.
Il taglio del vetro dell’intero pannello potrebbe rappresentare un possibile punto di ingresso per i laser ultraveloci in una nicchia specifica. La rapida adozione del taglio laser per gli schermi mobili in vetro costituisce un esempio di successo. Tuttavia, approfondire i laser ultraveloci per componenti di materiali speciali o prodotti semilavorati in altri settori richiede più tempo per l’esplorazione. Attualmente, le applicazioni laser ultraveloci rimangono alquanto limitate e si concentrano principalmente sul taglio di materiali non metallici. C’è una scarsità di applicazioni in campi più ampi come OLED/semiconduttori, il che evidenzia che il livello complessivo della tecnologia di elaborazione laser ultraveloce della Cina non è ancora elevato. Ciò implica anche un enorme potenziale per lo sviluppo futuro, con un previsto aumento graduale delle applicazioni di elaborazione laser ultraveloce nel prossimo decennio.
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