Hoe kan ik de toepassingsmarkt voor krachtige, ultrasnelle laserapparatuur aanboren?

Industriële laserbewerking kenmerkt zich door drie essentiële eigenschappen: hoge efficiëntie, precisie en topkwaliteit. Het zijn deze drie kenmerken die ervoor hebben gezorgd dat laserbewerking breed is omarmd in diverse productiesectoren. Of het nu gaat om metaalsnijden met hoog vermogen of microbewerking op middelhoog tot laag vermogen, lasermethoden hebben aanzienlijke voordelen laten zien ten opzichte van traditionele bewerkingstechnieken. Daardoor heeft laserbewerking de afgelopen tien jaar een snelle en wijdverspreide toepassing gekend.

De ontwikkeling van ultrasnelle lasers in China

Laserbewerkingstoepassingen zijn geleidelijk gediversifieerd en richten zich nu op verschillende taken, zoals het snijden met middelhoge en hoge vermogensvezellasers, het lassen van grote metalen onderdelen en ultrasnelle lasermicrobewerking van precisieproducten. Ultrasnelle lasers, zoals picoseconde lasers (10⁻¹² seconden) en femtoseconde lasers (10⁻¹⁵ seconden), hebben zich in slechts 20 jaar ontwikkeld. Ze werden in 2010 commercieel gebruikt en vonden geleidelijk hun weg naar de medische en industriële verwerkingssector. China begon in 2012 met het industrieel gebruik van ultrasnelle lasers, maar volwaardige producten verschenen pas in 2014. Daarvoor werden vrijwel alle ultrasnelle lasers geïmporteerd.

In 2015 beschikten buitenlandse fabrikanten over relatief volwassen technologie, maar de kosten van ultrasnelle lasers bedroegen meer dan 2 miljoen Chinese yuan. Een enkele precisie-ultrasnelle lasersnijmachine kostte meer dan 4 miljoen yuan. De hoge kosten belemmerden de wijdverspreide toepassing van ultrasnelle lasers in China. Na 2015 versnelde China de domesticatie van ultrasnelle lasers. Technologische doorbraken volgden elkaar snel op en in 2017 concurreerden meer dan tien Chinese ultrasnelle laserbedrijven op gelijke voet met buitenlandse producten. Chinese ultrasnelle lasers kostten slechts tienduizenden yuan, waardoor geïmporteerde producten gedwongen werden hun prijzen dienovereenkomstig te verlagen. Gedurende die periode stabiliseerden de in China geproduceerde ultrasnelle lasers zich en wonnen ze aan populariteit in het lage vermogenssegment (3W-15W). De leveringen van Chinese ultrasnelle lasers stegen van minder dan 100 stuks in 2015 tot 2400 stuks in 2021. In 2020 bedroeg de Chinese markt voor ultrasnelle lasers ongeveer 2,74 miljard yuan.

De kracht van ultrasnelle lasers blijft nieuwe hoogten bereiken.

De afgelopen jaren zijn er, dankzij de inspanningen van onderzoekers in China, aanzienlijke vorderingen gemaakt in de Chinese ultrasnelle lasertechnologie: de succesvolle ontwikkeling van een 50W ultraviolette picoseconde laser en de geleidelijke volwassenwording van een 50W femtoseconde laser. In 2023 introduceerde een bedrijf uit Peking een 500W krachtige infrarood picoseconde laser. De Chinese ultrasnelle lasertechnologie heeft de kloof met de geavanceerde niveaus in Europa en de Verenigde Staten inmiddels aanzienlijk verkleind en loopt alleen nog achter op belangrijke indicatoren zoals maximaal vermogen, stabiliteit en minimale pulsbreedte.

De verwachte toekomstige ontwikkeling van ultrasnelle lasers blijft zich richten op de introductie van varianten met een hoger vermogen, zoals een 1000W infrarood picoseconde laser en een 500W femtoseconde laser, met voortdurende verbeteringen in de pulsbreedte. Naarmate de technologie vordert, zullen bepaalde knelpunten in de toepassing naar verwachting worden overwonnen.

De binnenlandse marktvraag in China blijft achter bij de ontwikkeling van de laserproductiecapaciteit.

De groei van de Chinese markt voor ultrasnelle lasers blijft aanzienlijk achter bij de sterke stijging van de leveringen. Deze discrepantie komt voornamelijk voort uit het feit dat de downstream-toepassingsmarkt voor Chinese ultrasnelle lasers nog niet volledig is opengegaan. Felle concurrentie tussen binnenlandse en buitenlandse laserfabrikanten, die prijsoorlogen voeren om marktaandeel te veroveren, in combinatie met veel onvolwassen processen aan de toepassingskant en een teruggang in de markt voor smartphone-elektronica/panelen in de afgelopen drie jaar, heeft ertoe geleid dat veel gebruikers aarzelen om hun productie uit te breiden naar ultrasnelle laserlijnen.

In tegenstelling tot zichtbaar lasersnijden en -lassen in plaatmetaal, voltooien ultrasnelle lasers taken in een extreem korte tijd, wat uitgebreid onderzoek naar diverse processen vereist. Momenteel wordt vaak vermeld dat ultrasnelle lasers volwaardige toepassingen hebben in het snijden van smartphones met volledig scherm, glas, OLED PET-folie, flexibele printplaten (FPC), PERC-zonnecellen, wafersnijden en het boren van blinde gaten in printplaten, naast andere gebieden. Daarnaast zijn ze van groot belang in de lucht- en ruimtevaart- en defensiesector voor het boren en snijden van speciale componenten.

Het is belangrijk op te merken dat, hoewel beweerd wordt dat ultrasnelle lasers geschikt zijn voor tal van toepassingsgebieden, hun daadwerkelijke toepassing een ander verhaal is. In industrieën met grootschalige productie, zoals de productie van halfgeleidermaterialen, chips, wafers, printplaten, kopergecoate platen en SMT, zijn er weinig tot geen significante toepassingen van ultrasnelle lasers. Dit duidt op een achterstand in de ontwikkeling van toepassingen en processen voor ultrasnelle lasers, die achterblijft bij het tempo van de lasertechnologie.

De lange reis van het verkennen van toepassingen in ultrasnelle laserbewerking

In China is het aantal bedrijven dat gespecialiseerd is in precisielaserapparatuur relatief klein, slechts ongeveer 1/20 van de bedrijven die zich bezighouden met lasersnijden van metaal. Deze bedrijven zijn over het algemeen niet grootschalig en hebben beperkte mogelijkheden voor procesontwikkeling in sectoren zoals chips, printplaten en panelen. Bovendien moeten industrieën met vol成熟e productieprocessen in eindtoepassingen vaak talloze proeven en validaties uitvoeren bij de overgang naar lasermicrobewerking. Het vinden van betrouwbare nieuwe procesoplossingen vereist veel vallen en opstaan, zeker gezien de kosten van de apparatuur. Deze overgang is geen eenvoudig proces.

Het snijden van complete glaspanelen zou een haalbare instapmogelijkheid kunnen zijn voor ultrasnelle lasers in een specifieke niche. De snelle acceptatie van lasersnijden voor glazen schermen van mobiele telefoons is een succesvol voorbeeld. Het verkennen van de mogelijkheden van ultrasnelle lasers voor speciale materiaalcomponenten of halffabrikaten in andere industrieën vereist echter meer tijd. Momenteel zijn de toepassingen van ultrasnelle lasers nog vrij beperkt en voornamelijk gericht op het snijden van niet-metalen materialen. Er is een tekort aan toepassingen in bredere gebieden zoals OLED's/halfgeleiders, wat aangeeft dat het algemene niveau van ultrasnelle lasertechnologie in China nog niet hoog is. Dit impliceert echter ook een enorm potentieel voor toekomstige ontwikkeling, met een verwachte geleidelijke toename van toepassingen van ultrasnelle laserbewerking in het komende decennium.