Cum să accesăm piața aplicațiilor pentru echipamente laser ultrarapide de mare putere?

Prelucrarea industrială cu laser se mândrește cu trei caracteristici esențiale: eficiență ridicată, precizie și calitate de top. Aceste trei caracteristici au făcut ca prelucrarea cu laser să fie adoptată pe scară largă în diverse sectoare de producție. Fie că este vorba de tăiere a metalelor de mare putere sau de microprocesare la niveluri de putere medii spre mici, metodele laser au prezentat avantaje semnificative față de tehnicile tradiționale de procesare. Prin urmare, procesarea cu laser a cunoscut o aplicare rapidă și pe scară largă în ultimul deceniu.

Dezvoltarea laserelor ultrarapide în China

Aplicațiile de procesare cu laser s-au diversificat treptat, concentrându-se pe diferite sarcini, cum ar fi tăierea cu laser cu fibră de putere medie și mare, sudarea componentelor metalice mari și produsele de precizie de microprocesare cu laser ultrarapidă. Laserele ultrarapide, reprezentate de lasere de picosecundă (10-12 secunde) și lasere de femtosecundă (10-15 secunde), au evoluat în doar 20 de ani. Au intrat în uz comercial în 2010 și au pătruns treptat în domeniile medicale și de procesare industrială. China a inițiat utilizarea industrială a laserelor ultrarapide în 2012, dar produsele mature au apărut abia în 2014. Înainte de aceasta, aproape toate laserele ultrarapide erau importate.

Până în 2015, producătorii străini aveau o tehnologie relativ matură, însă costul laserelor ultrarapide depășea 2 milioane de yuani chinezești. O mașină de tăiere cu laser ultrarapidă cu o singură precizie s-a vândut cu peste 4 milioane de yuani. Costurile ridicate au împiedicat aplicarea pe scară largă a laserelor ultrarapide în China. După 2015, China a accelerat domesticirea laserelor ultrarapide. Progresele tehnologice au avut loc rapid, iar până în 2017, peste zece companii chineze de lasere ultrarapide concurau la egalitate cu produsele străine. Laserele ultrarapide fabricate în China aveau un preț de doar zeci de mii de yuani, ceea ce a obligat produsele importate să își reducă prețurile în mod corespunzător. În această perioadă, laserele ultrarapide produse pe plan intern s-au stabilizat și au câștigat teren în stadiul de putere redusă. (3W-15W). Livrările de lasere ultrarapide chinezești au crescut de la mai puțin de 100 de unități în 2015 la 2.400 de unități în 2021. În 2020, piața chineză a laserelor ultrarapide era de aproximativ 2,74 miliarde de yuani.

Puterea laserelor ultrarapide atinge în continuare noi culmi

În ultimii ani, datorită eforturilor cercetătorilor din China, s-au înregistrat progrese semnificative în tehnologia laserelor ultrarapide fabricate în China: dezvoltarea cu succes a unui laser ultraviolet de 50 W cu picosecunde și maturizarea treptată a unui laser femtosecunde de 50 W. În 2023, o companie cu sediul la Beijing a introdus un laser picosecundă în infraroșu de mare putere, de 500 W. În prezent, tehnologia laser ultrarapidă din China a redus considerabil decalajul față de nivelurile avansate din Europa și Statele Unite, rămânând în urmă doar la indicatori cheie, cum ar fi puterea maximă, stabilitatea și lățimea minimă a impulsului.

Dezvoltarea viitoare anticipată a laserelor ultrarapide continuă să se concentreze pe introducerea unor variante de putere mai mare, cum ar fi un laser în infraroșu de 1000 W în picosecunde și un laser în femtosecunde de 500 W, cu îmbunătățiri continue ale lățimii impulsurilor. Pe măsură ce tehnologia progresează, se așteaptă să fie depășite anumite blocaje din aplicație.

Cererea de pe piața internă din China este în urma dezvoltării capacității de producție a laserelor

Rata de creștere a pieței laserelor ultrarapide din China este semnificativ în urma creșterii numărului de livrări. Această discrepanță provine în principal din faptul că piața aplicațiilor în aval pentru laserele ultrarapide chinezești nu s-a deschis complet. Concurența acerbă dintre producătorii de lasere autohtoni și străini, implicați în războaie de prețuri pentru a câștiga cotă de piață, coroborată cu numeroase procese imature la nivel de aplicație și o scădere a pieței de electronice/panele pentru smartphone-uri în ultimii trei ani, i-a determinat pe mulți utilizatori să ezite în a-și extinde producția pe linii laser ultrarapide.

Spre deosebire de tăierea cu laser vizibil și sudarea în tablă, capacitatea de procesare a laserelor ultrarapide finalizează sarcinile într-un timp extrem de scurt, necesitând cercetări ample în diverse procese. În prezent, menționăm adesea că laserele ultrarapide au aplicații mature în tăierea smartphone-urilor cu ecran complet, a sticlei, a foliei OLED PET, a plăcilor flexibile FPC, a celulelor solare PERC, tăierea napolitanelor și găurirea găurilor înfundate în plăcile de circuite, printre alte domenii. În plus, importanța lor este pronunțată în sectoarele aerospațial și de apărare pentru găurirea și tăierea componentelor speciale.

Este demn de remarcat faptul că, deși se susține că laserele ultrarapide sunt potrivite pentru numeroase domenii, aplicarea lor reală rămâne o altă problemă. În industriile cu producție la scară largă, cum ar fi materialele semiconductoare, cipurile, napolitanele, PCB-urile, plăcile placate cu cupru și SMT-ul, există puține, dacă nu chiar niciuna, aplicații semnificative ale laserelor ultrarapide. Aceasta semnifică o întârziere în dezvoltarea aplicațiilor și proceselor laser ultrarapide, rămânând în urma ritmului progreselor tehnologiei laser.

Lunga călătorie a explorării aplicațiilor în procesarea laser ultrarapidă

În China, numărul companiilor specializate în echipamente laser de precizie este relativ mic, reprezentând doar aproximativ 1/20 din întreprinderile de tăiere cu laser a metalelor. Aceste companii nu sunt, în general, de mari dimensiuni și au oportunități limitate de dezvoltare a proceselor în industrii precum cipuri, PCB-uri și panouri. Mai mult, industriile cu procese de producție mature în aplicații terminale se confruntă adesea cu numeroase teste și validări atunci când trec la microprocesarea cu laser. Descoperirea de noi soluții de proces fiabile necesită încercări și erori semnificative, luând în considerare costurile echipamentelor. Această tranziție nu este un proces ușor.

Tăierea întregului panou de sticlă ar putea fi un punct de intrare fezabil pentru laserele ultrarapide într-o nișă specifică. Adoptarea rapidă a tăierii cu laser pentru ecranele mobile din sticlă reprezintă un exemplu de succes. Cu toate acestea, aprofundarea laserelor ultrarapide pentru componente din materiale speciale sau produse semifabricate în alte industrii necesită mai mult timp de explorare. În prezent, aplicațiile laserului ultrarapid rămân oarecum limitate, concentrându-se în principal pe tăierea materialelor nemetalice. Există o lipsă de aplicații în domenii mai largi, precum OLED-urile/semiconductorii, ceea ce evidențiază faptul că nivelul general al tehnologiei de procesare laser ultrarapidă din China nu este încă ridicat. Acest lucru implică, de asemenea, un potențial enorm pentru dezvoltare viitoare, cu o creștere treptată anticipată a aplicațiilor de procesare cu laser ultrarapidă în următorul deceniu.