Hvordan utnytte applikasjonsmarkedet for høyeffekts ultrahurtig laserutstyr?

Industriell laserprosessering kan skryte av tre sentrale egenskaper: høy effektivitet, presisjon og førsteklasses kvalitet. Det er disse tre egenskapene som har gjort laserprosessering bredt brukt 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 laserprosessering sett rask og utbredt anvendelse det siste tiåret eller så.

Utviklingen av ultrahurtige lasere i Kina

Laserbehandlingsapplikasjoner har gradvis blitt mer variert, og har fokusert på ulike oppgaver som fiberlaserskjæring med middels og høy effekt, sveising av store metallkomponenter og ultrahurtige lasermikrobehandlingsprodukter 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 ikke opp før i 2014. Før dette ble nesten alle ultrahurtige lasere importert.

I 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 i 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 innenlandsproduserte ultrahurtige lasere seg og fikk fotfeste i lavstrømsfasen (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 Beijing-basert selskap en 500 W høyeffekts infrarød pikosekundlaser. For tiden har Kinas ultrahurtige laserteknologi betydelig redusert gapet til avanserte nivåer i Europa og USA, og henger 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, som en 1000 W infrarød pikosekundlaser og en 500 W femtosekundlaser, med kontinuerlige forbedringer i pulsbredde. Etter hvert som teknologien utvikler seg, forventes visse flaskehalser i applikasjonen å bli overvunnet.

Den innenlandske etterspørselen i Kina henger etter utviklingen av laserproduksjonskapasitet

Veksten i Kinas marked for ultrahurtige lasere henger betydelig etter økningen i leveranser. Dette avviket stammer hovedsakelig fra det faktum at nedstrømsmarkedet for kinesiske ultrahurtige lasere ikke har åpnet seg helt. Hard konkurranse mellom innenlandske og utenlandske laserprodusenter, som deltar i 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 blindhullsboring i kretskort, blant andre felt. I tillegg er deres betydning uttalt innen luftfarts- og forsvarssektoren for boring og skjæring av spesielle komponenter.

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 anvendelser av ultrahurtige lasere. Dette betyr et etterslep i utviklingen av ultrahurtige laserapplikasjoner og -prosesser, og henger etter tempoet i laserteknologiske fremskritt.

Den lange reisen med å utforske bruksområder innen ultrahurtig laserbehandling

I Kina er antallet selskaper som spesialiserer seg på presisjonslaserutstyr relativt lite, og utgjør bare omtrent 1/20 av metalllaserskjæringsbedriftene. Disse selskapene er generelt 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 adopsjonen av laserskjæring for mobile glassskjermer står som et vellykket eksempel. Det krever imidlertid mer tid til utforskning å fordype seg i ultrahurtige lasere for spesielle materialkomponenter eller halvfabrikata i andre bransjer. Foreløpig er ultrahurtige laserapplikasjoner fortsatt noe begrensede, primært fokusert på skjæring av ikke-metalliske materialer. Det er mangel på applikasjoner innen bredere felt som OLED-er/halvledere, noe som understreker 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.