Hvordan utnytte applikasjonsmarkedet for høyeffekts ultrahurtig laserutstyr?

Industriell laserprosessering kan skilte med tre sentrale egenskaper: høy effektivitet, presisjon og førsteklasses kvalitet. Det er disse tre egenskapene som har gjort laserprosessering bredt omfavnet i ulike produksjonssektorer. Enten det er høyeffekts metallskjæring eller mikroprosessering på middels til lavt effektnivå, har lasermetoder vist betydelige fordeler i forhold til tradisjonelle prosesseringsteknikker. Følgelig har laserbehandling sett rask og utbredt anvendelse det siste tiåret eller så.

Utviklingen av ultrahurtige lasere i Kina

Laserbehandlingsapplikasjoner har gradvis blitt mer variert, med fokus på forskjellige oppgaver som fiberlaserskjæring med middels og høy effekt, sveising av store metallkomponenter og ultrahurtige lasermikroprosesseringsprodukter for presisjon. Ultrahurtige lasere, representert ved pikosekundlasere (10–12 sekunder) og femtosekundlasere (10–15 sekunder), har utviklet seg over bare 20 år. De kom i kommersiell bruk i 2010 og penetrerte gradvis medisinske og industrielle prosesseringsområdene. Kina startet industriell bruk av ultrahurtige lasere i 2012, men modne produkter dukket først opp i 2014. Før dette ble nesten alle ultrahurtige lasere importert.

Innen 2015 hadde utenlandske produsenter relativt moden teknologi, men kostnaden for ultrahurtige lasere oversteg 2 millioner kinesiske yuan. En enkelt presisjons ultrahurtig laserskjæremaskin ble solgt for over 4 millioner yuan. De høye kostnadene hindret den utbredte bruken av ultrahurtige lasere i Kina. Etter 2015 akselererte Kina domestiseringen av ultrahurtige lasere. Teknologiske gjennombrudd skjedde raskt, og innen 2017 konkurrerte over ti kinesiske ultrahurtige laserselskaper på nivå med utenlandske produkter. Kinesiskproduserte ultrahurtige lasere ble priset til bare titusenvis av yuan, noe som tvang importerte produkter til å senke prisene tilsvarende. I løpet av den tiden stabiliserte seg innenlandsproduserte ultrahurtige lasere og fikk fotfeste i laveffektfasen. (3W-15W). Forsendelser av kinesiske ultrahurtige lasere økte fra færre enn 100 enheter i 2015 til 2400 enheter i 2021. I 2020 var det kinesiske markedet for ultrahurtige lasere omtrent 2,74 milliarder yuan.

Kraften til ultrahurtige lasere når stadig nye høyder

I de senere årene, takket være innsatsen til kinesiske forskere, har det vært betydelige fremskritt innen kinesiskprodusert ultrahurtig laserteknologi: den vellykkede utviklingen av en 50 W ultrafiolett pikosekundlaser og den gradvise modningen av en 50 W femtosekundlaser. I 2023 introduserte et selskap i Beijing en 500 W høyeffekts infrarød pikosekundlaser. For tiden har Kinas ultrahurtige laserteknologi betydelig redusert gapet til avanserte nivåer i Europa og USA, og ligger bare etter på viktige indikatorer som maksimal effekt, stabilitet og minimum pulsbredde.

Den forventede fremtidige utviklingen av ultrahurtige lasere fortsetter å fokusere på å introdusere varianter med høyere effekt, for eksempel en 1000 W infrarød pikosekundlaser og en 500 W femtosekundlaser, med kontinuerlige forbedringer i pulsbredde. Etter hvert som teknologien utvikler seg, forventes det at visse flaskehalser i applikasjonen vil bli overvunnet.

Den innenlandske etterspørselen i Kina henger etter utviklingen av laserproduksjonskapasitet

Vekstraten i Kinas marked for ultrahurtige lasere henger betydelig etter økningen i forsendelser. Denne avviket stammer først og fremst fra det faktum at markedet for nedstrøms applikasjoner for kinesiske ultrahurtige lasere ikke har åpnet seg helt. Hard konkurranse mellom innenlandske og utenlandske laserprodusenter, priskriger for å kapre markedsandeler, kombinert med mange umodne prosesser i applikasjonsenden og en nedgang i markedet for smarttelefonelektronikk/paneler de siste tre årene, har ført til at mange brukere nøler med å utvide produksjonen til ultrahurtige laserlinjer.

I motsetning til synlig laserskjæring og sveising i metallplater, fullfører prosesseringskapasiteten til ultrahurtige lasere oppgaver på ekstremt kort tid, noe som krever omfattende forskning i ulike prosesser. For tiden nevner vi ofte at ultrahurtige lasere har modne bruksområder innen skjæring av fullskjerms smarttelefoner, glass, OLED PET-film, fleksible FPC-kort, PERC-solceller, waferskjæring og boring av blindhull i kretskort, blant andre felt. I tillegg er deres betydning uttalt innen luftfarts- og forsvarssektoren for boring og kutting av spesialkomponenter.

Det er verdt å merke seg at selv om det hevdes at ultrahurtige lasere er egnet for en rekke felt, er deres faktiske anvendelse en annen sak. I industrier med storskala produksjon som halvledermaterialer, brikker, wafere, PCB-er, kobberkledde kort og SMT, er det få, om noen, betydelige bruksområder for ultrahurtige lasere. Dette betyr et etterslep i utviklingen av ultrahurtige laserapplikasjoner og -prosesser, og henger etter tempoet i fremskrittene innen laserteknologi.

Den lange reisen med å utforske bruksområder innen ultrahurtig laserbehandling

I Kina er antallet selskaper som spesialiserer seg på presisjonslaserutstyr relativt lite, og står for bare omtrent 1/20 av metalllaserskjæringsbedriftene. Disse selskapene er vanligvis ikke store i skala og har begrensede muligheter for prosessutvikling i bransjer som brikker, PCB-er og paneler. Dessuten står bransjer med modne produksjonsprosesser i terminalapplikasjoner ofte overfor en rekke forsøk og valideringer når de går over til lasermikroprosessering. Å oppdage pålitelige nye prosessløsninger krever betydelig prøving og feiling, med tanke på utstyrskostnader. Denne overgangen er ikke en enkel prosess.

Helpanelskjæring av glass kan være et mulig inngangspunkt for ultrahurtige lasere i en spesifikk nisje. Den raske bruken av laserskjæring for mobile glassskjermer er et vellykket eksempel. Det krever imidlertid mer tid til utforskning å fordype seg i ultrahurtige lasere for spesielle materialkomponenter eller halvfabrikata i andre industrier. For tiden er ultrahurtige laserapplikasjoner fortsatt noe begrenset, primært fokusert på skjæring av ikke-metalliske materialer. Det er mangel på bruksområder innen bredere felt som OLED-er/halvledere, noe som fremhever at Kinas generelle nivå av ultrahurtig laserbehandlingsteknologi ennå ikke er høyt. Dette innebærer også et enormt potensial for fremtidig utvikling, med en forventet gradvis økning i ultrahurtige laserbehandlingsapplikasjoner i løpet av det neste tiåret.