Hoe kunt u de toepassingsmarkt voor ultrakorte laserapparatuur met hoog vermogen aanboren?

Industriële laserbewerking kenmerkt zich door drie hoofdkenmerken: hoge efficiëntie, precisie en topkwaliteit. Deze drie kenmerken hebben ervoor gezorgd dat laserbewerking breed wordt omarmd in verschillende productiesectoren. Of het nu gaat om het snijden van metaal met hoog vermogen of om microbewerking op gemiddelde tot lage vermogensniveaus, lasermethoden bieden aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele bewerkingstechnieken. Daarom heeft laserbewerking de afgelopen tien jaar een snelle en wijdverbreide toepassing gekend.

De ontwikkeling van ultrakorte lasers in China

Toepassingen voor laserbewerking zijn geleidelijk aan gediversifieerd en de nadruk ligt op verschillende taken, zoals het snijden van vezellasers met gemiddeld en hoog vermogen, het lassen van grote metalen onderdelen en het ultrasnel microbewerken van precisieproducten met lasers. Ultrakorte lasers, namelijk picosecondelasers (10-12 seconden) en femtosecondelasers (10-15 seconden), hebben zich in slechts 20 jaar ontwikkeld. Ze werden in 2010 voor het eerst commercieel gebruikt en drongen geleidelijk door in de medische en industriële verwerkingssector. China startte in 2012 met het industriële gebruik van ultrakorte lasers, maar pas in 2014 kwamen er volwaardige producten op de markt. Voorheen werden vrijwel alle ultrakorte lasers geïmporteerd.

In 2015 beschikten buitenlandse fabrikanten over relatief volwassen technologie, maar de kosten van ultrakorte lasers overschreden de 2 miljoen Chinese yuan. Eén enkele zeer snelle, nauwkeurige lasersnijmachine werd verkocht voor meer dan 4 miljoen yuan. De hoge kosten vormden een belemmering voor de wijdverbreide toepassing van ultrakorte lasers in China. Na 2015 versnelde China de domesticatie van ultrakorte lasers. Er vonden snel technologische doorbraken plaats en in 2017 konden meer dan tien Chinese bedrijven die ultrasnelle lasers produceerden, concurreren met buitenlandse producten. De prijs van in China geproduceerde ultrakorte lasers bedroeg slechts enkele tienduizenden yuans, waardoor de prijzen van geïmporteerde producten dienovereenkomstig daalden. In die tijd stabiliseerden de in eigen land geproduceerde ultrakorte lasers zich en wonnen ze aan populariteit in het stadium van laag vermogen (3W-15W). De levering van Chinese ultrakorte lasers steeg van minder dan 100 stuks in 2015 naar 2.400 stuks in 2021. In 2020 bedroeg de Chinese markt voor ultrakorte lasers ongeveer 2,74 miljard yuan.

De kracht van ultrakorte lasers blijft nieuwe hoogten bereiken

Dankzij de inspanningen van onderzoekers in China is er de afgelopen jaren een grote vooruitgang geboekt in de Chinese ultrakorte lasertechnologie: de succesvolle ontwikkeling van een 50W ultraviolet picoseconde laser en de geleidelijke volwassenwording van een 50W femtoseconde laser. In 2023 introduceerde een bedrijf uit Beijing een 500W krachtige infrarood picoseconde laser. Momenteel heeft China's ultrakorte lasertechnologie de kloof met de geavanceerde technologieën in Europa en de Verenigde Staten aanzienlijk gedicht. Alleen op belangrijke indicatoren als maximaal vermogen, stabiliteit en minimale pulsbreedte blijft China achter.

De verwachte toekomstige ontwikkeling van ultrakorte lasers blijft zich richten op de introductie van varianten met een hoger vermogen, zoals een infrarood picoseconde laser van 1000 W en een femtoseconde laser van 500 W, met voortdurende verbeteringen in de pulsbreedte. Naarmate de technologie vordert, wordt verwacht dat bepaalde knelpunten in de toepassing worden opgelost.

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 toename in leveringen. Deze discrepantie komt voornamelijk voort uit het feit dat de markt voor Chinese ultrakorte lasers voor toepassingen in de downstream nog niet volledig is opengesteld. De felle concurrentie tussen binnen- en buitenlandse laserfabrikanten, die met elkaar prijzenoorlogen voeren om marktaandeel te verwerven, in combinatie met veel onvolwassen processen aan de toepassingszijde en een terugval 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 het zichtbaar snijden en lassen met lasers in plaatwerk, kunnen ultrakorte lasers taken in extreem korte tijd verwerken. Dit vereist uitgebreid onderzoek naar verschillende processen. Tegenwoordig vermelden we vaak dat ultrakorte lasers volwassen toepassingen hebben bij het snijden van full-screen smartphones, glas, OLED PET-folie, flexibele FPC-borden, PERC-zonnecellen, het snijden van wafers en het boren van blinde gaten in printplaten, om er maar een paar te noemen. Daarnaast zijn ze van groot belang in de lucht- en ruimtevaart en defensie, waar ze worden gebruikt voor het boren en snijden van speciale onderdelen.

Het is opmerkelijk dat, hoewel beweerd wordt dat ultrakorte lasers geschikt zijn voor talloze toepassingen, de daadwerkelijke toepassing ervan een heel ander verhaal is. In sectoren met grootschalige productie, zoals halfgeleidermaterialen, chips, wafers, PCB's, koperbeklede platen en SMT, zijn er weinig tot geen noemenswaardige toepassingen voor ultrakorte lasers. Dit wijst op een achterstand in de ontwikkeling van ultrasnelle lasertoepassingen en -processen, die achterloopt op de snelheid van de vooruitgang in 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 metaallasersnijbedrijven is in China actief. Deze bedrijven zijn over het algemeen niet grootschalig en hebben beperkte mogelijkheden voor procesontwikkeling in sectoren zoals chips, PCB's en panelen. Bovendien worden industrieën met volwassen productieprocessen in terminale toepassingen vaak geconfronteerd met talrijke beproevingen en validaties bij de overstap naar lasermicrobewerking. Het ontdekken van nieuwe, betrouwbare procesoplossingen vergt veel vallen en opstaan, rekening houdend met de kosten van apparatuur. Deze overgang is geen eenvoudig proces.

Het snijden van hele glaspanelen zou een haalbaar instappunt kunnen zijn voor ultrakorte lasers in een specifieke niche. Een succesvol voorbeeld hiervan is de snelle adoptie van lasersnijden voor mobiele glasschermen. Het onderzoeken van ultrakorte lasers voor speciale materiaalcomponenten of halffabricaten in andere industrieën vergt echter meer onderzoekstijd. Momenteel zijn de toepassingen van ultrakorte lasers nog enigszins beperkt en vooral gericht op het snijden van niet-metalen materialen. Er is een tekort aan toepassingen in bredere sectoren zoals OLED's/halfgeleiders, wat aangeeft dat het totale niveau van de ultrasnelle laserbewerkingstechnologie in China nog niet hoog is. Dit impliceert ook een enorm potentieel voor toekomstige ontwikkelingen, met een verwachte geleidelijke toename van ultrasnelle laserbewerkingstoepassingen in het komende decennium.