O processamento industrial a laser possui três características essenciais: alta eficiência, precisão e qualidade de ponta. São essas três características que fizeram com que o processamento a laser fosse amplamente adotado em vários setores de manufatura. Seja corte de metal de alta potência ou microprocessamento em níveis de potência média a baixa, os métodos a laser têm demonstrado vantagens significativas em relação às técnicas de processamento tradicionais. Consequentemente, o processamento a laser tem tido uma aplicação rápida e generalizada na última década.
O desenvolvimento de lasers ultrarrápidos na China
As aplicações de processamento a laser têm se diversificado gradualmente, concentrando-se em diferentes tarefas, como corte a laser de fibra de média e alta potência, soldagem de grandes componentes metálicos e produtos de precisão de microprocessamento a laser ultrarrápido. Lasers ultrarrápidos, representados por lasers de picossegundos (10-12 segundos) e lasers de femtossegundos (10-15 segundos), evoluíram em apenas 20 anos. Eles entraram em uso comercial em 2010 e gradualmente penetraram nos domínios de processamento médico e industrial. A China iniciou o uso industrial de lasers ultrarrápidos em 2012, mas produtos maduros só surgiram em 2014. Antes disso, quase todos os lasers ultrarrápidos eram importados.
Em 2015, os fabricantes estrangeiros tinham uma tecnologia relativamente madura, mas o custo dos lasers ultrarrápidos ultrapassava 2 milhões de yuans chineses. Uma única máquina de corte a laser ultrarrápida de precisão foi vendida por mais de 4 milhões de yuans. Os altos custos dificultaram a ampla aplicação de lasers ultrarrápidos na China. Depois de 2015, a China acelerou a domesticação de lasers ultrarrápidos. Avanços tecnológicos ocorreram rapidamente e, em 2017, mais de dez empresas chinesas de laser ultrarrápido estavam competindo de igual para igual com produtos estrangeiros. Os lasers ultrarrápidos fabricados na China custavam apenas dezenas de milhares de yuans, obrigando os produtos importados a reduzirem seus preços de acordo. Durante esse período, os lasers ultrarrápidos produzidos internamente se estabilizaram e ganharam força no estágio de baixa potência (3W-15W). As remessas de lasers ultrarrápidos chineses aumentaram de menos de 100 unidades em 2015 para 2.400 unidades em 2021. Em 2020, o mercado chinês de laser ultrarrápido era de aproximadamente 2,74 bilhões de yuans.
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O poder dos lasers ultrarrápidos continua alcançando novos patamares
Nos últimos anos, graças aos esforços de pesquisadores na China, houve avanços significativos na tecnologia de laser ultrarrápido de fabricação chinesa: o desenvolvimento bem-sucedido de um laser ultravioleta de picossegundo de 50 W e a maturidade gradual de um laser de femtossegundo de 50 W. Em 2023, uma empresa sediada em Pequim lançou um laser infravermelho de picossegundos de alta potência de 500 W. Atualmente, a tecnologia de laser ultrarrápido da China reduziu consideravelmente a diferença em relação aos níveis avançados da Europa e dos Estados Unidos, ficando atrás apenas em indicadores-chave como potência máxima, estabilidade e largura mínima de pulso.
O desenvolvimento futuro previsto de lasers ultrarrápidos continua a se concentrar na introdução de variantes de maior potência, como um picossegundo infravermelho de 1000 W e um laser de femtossegundo de 500 W, com melhorias contínuas na largura de pulso. À medida que a tecnologia avança, espera-se que certos gargalos na aplicação sejam superados.
A demanda do mercado interno na China fica atrás do desenvolvimento da capacidade de produção de laser
A taxa de crescimento do mercado de laser ultrarrápido da China fica significativamente atrás do aumento nas remessas. Essa discrepância decorre principalmente do fato de que o mercado de aplicações downstream para lasers ultrarrápidos chineses não está totalmente aberto. A competição acirrada entre fabricantes de laser nacionais e estrangeiros, envolvendo-se em guerras de preços para conquistar participação de mercado, juntamente com muitos processos imaturos na aplicação e uma desaceleração no mercado de painéis/eletrônicos para smartphones nos últimos três anos, levou muitos usuários a hesitar em expandir sua produção para linhas de laser ultrarrápidas.
Ao contrário do corte e soldagem a laser visível em chapas metálicas, a capacidade de processamento dos lasers ultrarrápidos conclui tarefas em um tempo extremamente curto, exigindo ampla pesquisa em vários processos. Atualmente, mencionamos frequentemente que lasers ultrarrápidos têm aplicações maduras no corte de smartphones de tela cheia, vidro, filme PET OLED, placas flexíveis de FPC, células solares de PERC, corte de wafers e perfuração de furos cegos em placas de circuito, entre outros campos. Além disso, sua importância é pronunciada nos setores aeroespacial e de defesa para perfuração e corte de componentes especiais.
Vale ressaltar que, embora se afirme que os lasers ultrarrápidos são adequados para diversos campos, sua aplicação real continua sendo uma questão diferente. Em indústrias com produção em larga escala, como materiais semicondutores, chips, wafers, PCBs, placas revestidas de cobre e SMT, há poucas ou nenhuma aplicação significativa de lasers ultrarrápidos. Isso significa um atraso no desenvolvimento de aplicações e processos de laser ultrarrápidos, ficando atrás do ritmo dos avanços da tecnologia de laser.
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A longa jornada de exploração de aplicações em processamento de laser ultrarrápido
Na China, o número de empresas especializadas em equipamentos de laser de precisão é relativamente pequeno, representando apenas cerca de 1/20 das empresas de corte de metal a laser. Essas empresas geralmente não são de grande porte e têm oportunidades limitadas de desenvolvimento de processos em setores como chips, PCBs e painéis. Além disso, indústrias com processos de produção maduros em aplicações terminais frequentemente enfrentam inúmeros testes e validações ao fazer a transição para o microprocessamento a laser. Descobrir novas soluções de processo confiáveis exige muita tentativa e erro, considerando os custos do equipamento. Essa transição não é um processo fácil.
O corte de vidro de painel inteiro pode ser um ponto de entrada viável para lasers ultrarrápidos em um nicho específico. A rápida adoção do corte a laser para telas de vidro para celulares é um exemplo de sucesso. No entanto, aprofundar-se em lasers ultrarrápidos para componentes de materiais especiais ou produtos semiacabados em outras indústrias exige mais tempo de exploração. Atualmente, as aplicações de laser ultrarrápido permanecem um tanto limitadas, focadas principalmente no corte de materiais não metálicos. Há uma escassez de aplicações em campos mais amplos, como OLEDs/semicondutores, destacando que o nível geral de tecnologia de processamento de laser ultrarrápido da China ainda não é alto. Isso também implica um enorme potencial para desenvolvimento futuro, com um aumento gradual previsto em aplicações de processamento de laser ultrarrápido na próxima década.
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