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

Industriële laserbewerking heeft drie cruciale kenmerken: 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 met gemiddelde tot lage vermogensniveaus, lasermethoden hebben aanzienlijke voordelen ten opzichte van traditionele bewerkingstechnieken. Hierdoor is laserbewerking de afgelopen tien jaar snel en wijdverbreid toegepast.

De ontwikkeling van ultrakorte lasers in China

Toepassingen voor laserbewerking zijn geleidelijk gediversifieerd en gericht op verschillende taken, zoals fiberlasersnijden met gemiddeld en hoog vermogen, het lassen van grote metalen componenten en het verwerken van precisieproducten met ultrasnelle lasermicrobewerking. Ultrasnelle lasers, vertegenwoordigd door picosecondelasers (10-12 seconden) en femtosecondelasers (10-15 seconden), hebben zich in slechts 20 jaar ontwikkeld. Ze werden in 2010 commercieel gebruikt en drongen geleidelijk door in de medische en industriële verwerkingssector. China startte in 2012 met het industriële gebruik van ultrasnelle lasers, maar volwassen producten kwamen pas in 2014 op de markt. Daarvoor werden bijna alle ultrasnelle lasers geïmporteerd.

In 2015 beschikten buitenlandse fabrikanten over een relatief volwassen technologie, maar de kosten van ultrasnelle lasers overschreden de 2 miljoen Chinese yuan. Een enkele precisie ultrasnelle lasersnijmachine werd verkocht voor meer dan 4 miljoen yuan. De hoge kosten belemmerden de wijdverbreide toepassing van ultrasnelle lasers in China. Na 2015 versnelde China de domesticatie van ultrasnelle lasers. Technologische doorbraken vonden snel plaats 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 tijd stabiliseerden in eigen land geproduceerde ultrasnelle lasers en wonnen ze aan populariteit in het laagvermogensegment (3W-15W). De leveringen van Chinese ultrasnelle lasers stegen van minder dan 100 eenheden in 2015 tot 2400 eenheden in 2021. In 2020 bedroeg de Chinese markt voor ultrasnelle lasers ongeveer 2,74 miljard yuan.

De kracht van ultrakorte lasers blijft nieuwe hoogten bereiken

Dankzij de inspanningen van Chinese onderzoekers is er de afgelopen jaren aanzienlijke vooruitgang geboekt in de Chinese ultrasnelle lasertechnologie: de succesvolle ontwikkeling van een 50W ultraviolet picosecondelaser en de geleidelijke ontwikkeling van een 50W femtosecondelaser. In 2023 introduceerde een bedrijf uit Beijing een 500W hoogvermogen infrarood picosecondelaser. Momenteel heeft de Chinese ultrasnelle lasertechnologie de kloof met geavanceerde niveaus in Europa en de Verenigde Staten aanzienlijk verkleind, en blijft alleen 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 pulsbreedte. Naarmate de technologie vordert, zullen naar verwachting bepaalde knelpunten in de toepassing 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 toename van het aantal leveringen. Deze discrepantie is voornamelijk te wijten aan het feit dat de downstream-toepassingsmarkt voor Chinese ultrasnelle lasers nog niet volledig is opengesteld. De felle concurrentie tussen binnen- en buitenlandse laserfabrikanten, die prijsoorlogen voeren om marktaandeel te veroveren, 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 zichtbaar lasersnijden en -lassen in plaatwerk, kunnen ultrasnelle lasers taken in extreem korte tijd voltooien, wat uitgebreid onderzoek in verschillende processen vereist. We vermelden momenteel vaak dat ultrasnelle lasers volwassen toepassingen hebben in onder andere het snijden van full-screen smartphones, glas, OLED PET-folie, flexibele FPC-printplaten, PERC-zonnecellen, het snijden van wafers en het boren van blinde gaten in printplaten. Daarnaast is hun belang duidelijk merkbaar in de lucht- en ruimtevaart en defensie voor het boren en snijden van speciale componenten.

Het is belangrijk om op te merken dat hoewel er beweerd wordt dat ultrasnelle lasers geschikt zijn voor talloze toepassingen, de daadwerkelijke toepassing ervan een andere zaak is. In industrieën met grootschalige productie, zoals halfgeleidermaterialen, chips, wafers, PCB's, koperbeklede platen en SMT, zijn er weinig tot geen significante toepassingen voor ultrasnelle lasers. Dit duidt op een achterstand in de ontwikkeling van ultrasnelle lasertoepassingen en -processen, die achterloopt op de snelheid 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; het vertegenwoordigt slechts ongeveer een twintigste van alle metaallasersnijders. Deze bedrijven zijn over het algemeen niet grootschalig en hebben beperkte mogelijkheden voor procesontwikkeling in sectoren zoals chips, printplaten en panelen. Bovendien worden sectoren met volwassen productieprocessen in terminaltoepassingen vaak geconfronteerd met talloze tests en validaties bij de overstap naar lasermicrobewerking. Het vinden van betrouwbare nieuwe procesoplossingen vereist veel trial-and-error, gezien de kosten van de apparatuur. Deze overgang is geen eenvoudig proces.

Het snijden van glaspanelen zou een haalbaar instappunt kunnen zijn voor ultrasnelle lasers in een specifieke niche. De snelle adoptie van lasersnijden voor mobiele glasschermen is een succesvol voorbeeld. Het verkennen van ultrasnelle lasers voor speciale materiaalcomponenten of halffabricaten in andere industrieën vereist echter meer tijd. Momenteel zijn de toepassingen van ultrasnelle lasers nog enigszins beperkt, voornamelijk gericht op het snijden van niet-metalen materialen. Er is een schaarste aan toepassingen in bredere sectoren zoals oled's/halfgeleiders, wat onderstreept dat het totale niveau van ultrasnelle laserverwerkingstechnologie in China nog niet hoog is. Dit impliceert ook een enorm potentieel voor toekomstige ontwikkeling, met een verwachte geleidelijke toename van ultrasnelle laserverwerkingstoepassingen in het komende decennium.