レーザー製造の急速な発展
材料加工ツールとしてのレーザー技術は産業界で非常に人気が高く、大きな可能性を秘めている。2020年までに、国内のレーザー製品市場規模はすでに1000億人民元近くに達しており、世界市場の3分の1以上のシェアを占めている。
レーザー技術は、皮革、ペットボトル、ボタンへのレーザーマーキングから、金属のレーザー切断・溶接まで、金属加工、電子機器製造、家電、自動車、電池、航空宇宙、造船、プラスチック加工、工芸品など、人々の日常生活に関わる様々な産業で活用されてきました。しかしながら、レーザー製造は依然としてボトルネックに直面しており、その市場セグメントは金属加工、電子機器製造、電池、製品包装、広告などに限られています。現在のレーザー業界は、より多くのセグメント市場を開拓し、大規模な応用を実現する方法を模索する必要があります。
ハイエンドアプリケーションには高精度が求められる
2014 年以降、ファイバーレーザー切断技術が大規模に適用され、徐々に従来の金属切断や一部の CNC 切断に取って代わっています。ファイバーレーザーマーキングおよび溶接技術も急速に成長しています。現在、ファイバーレーザー加工は産業用レーザーアプリケーションの 60% 以上を占めています。この傾向は、ファイバーレーザー、冷却装置、加工ヘッド、光学部品、その他のコアコンポーネントの需要も促進しています。一般的に、レーザー製造はレーザーマクロ加工とレーザーマイクロ加工に分けられます。レーザーマクロ加工とは、高出力レーザーアプリケーションを指し、一般的な金属加工、航空宇宙部品製造、自動車ボディ加工、広告看板製作などを含む粗加工に属します。これらの種類のアプリケーションは、それほど高い精度を必要としません。一方、レーザーマイクロ加工は、高精度加工を必要とし、シリコンウェハ、ガラス、セラミック、PCB、薄膜などのレーザー穴あけ/マイクロ溶接によく使用されます。
レーザー光源とその部品の高コストが制約となり、レーザーマイクロマシニング市場は十分に発展していません。2016年以降、国内の超高速レーザー加工はスマートフォンなどの製品で大規模な応用が始まっており、指紋モジュール、カメラスライド、OLEDガラス、内部アンテナ加工などにレーザーが使用されています。国内の超高速レーザー産業は急速に発展しています。2019年までに、ピコ秒レーザーとフェムト秒レーザーの開発と生産を行う企業が20社以上ありました。ハイエンドの超高速レーザーは依然として欧州諸国が支配的ですが、国内の超高速レーザーはすでにかなり安定しています。今後数年間で、レーザーマイクロマシニングは最も有望な分野となり、高精度加工が一部の産業の標準となるでしょう。つまり、超高速レーザーはPCB加工、太陽電池PERC溝加工、スクリーン切断などでより多くの需要があるということです。
国内のピコ秒レーザーとフェムト秒レーザーは、高出力化の傾向に向かって発展している。これまで、国内の超高速レーザーと海外の超高速レーザーの主な違いは、安定性と信頼性であった。そのため、超高速レーザーの安定性には、精密な冷却装置が非常に重要となる。国内のレーザー冷却技術は急速に発展し、当初の±1℃から±0.5℃、そして±0.2℃へと安定性が向上し、ほとんどのレーザー製造のニーズを満たしている。しかし、レーザー出力がますます高くなるにつれて、温度安定性を維持することが難しくなっている。そのため、超高精度レーザー冷却システムの開発は、レーザー業界における大きな課題となっている。
しかし幸運なことに、この分野で画期的な技術を開発した国内企業が1社存在する。2020年、S&A Teyu社は、ピコ秒レーザー、フェムト秒レーザー、ナノ秒レーザーといった超高速レーザーの冷却専用に設計されたレーザー冷却装置「CWUP-20」を発表した。この閉ループ式レーザーチラーは、±0.1℃の温度安定性とコンパクトな設計を特長とし、様々な用途に適用可能である。
超高速レーザーは高精度加工に広く用いられているため、冷却システムの安定性は高いほど望ましいと言えます。実際、±0.1℃の安定性を誇るレーザー冷却技術は、これまで日本、欧州諸国、米国などが独占していました。しかし、CWUP-20の開発成功により、この独占状態が打破され、国内の超高速レーザー市場のニーズに応えられるようになりました。この超高速レーザーチラーの詳細については、https://www.chillermanual.net/ultra-precise-small-water-chiller-cwup-20-for-20w-solid-state-ultrafast-laser_p242.html をご覧ください。
