Kako izkoristiti trg aplikacij za visokozmogljivo ultrahitro lasersko opremo?

Industrijska laserska obdelava se ponaša s tremi ključnimi lastnostmi: visoko učinkovitostjo, natančnostjo in vrhunsko kakovostjo. Prav te tri značilnosti so lasersko obdelavo široko sprejele v različnih proizvodnih sektorjih. Ne glede na to, ali gre za rezanje kovin z visoko močjo ali mikroobdelavo pri srednjih do nizkih močeh, so laserske metode pokazale znatne prednosti pred tradicionalnimi tehnikami obdelave. Posledično je laserska obdelava v zadnjem desetletju ali približno tako doživela hitro in široko uporabo.

Razvoj ultrahitrih laserjev na Kitajskem

Uporaba laserske obdelave se je postopoma diverzificirala in se osredotočala na različne naloge, kot so rezanje z vlaknenim laserjem srednje in visoke moči, varjenje velikih kovinskih komponent in ultrahitra laserska mikroobdelava preciznih izdelkov. Ultrahitri laserji, ki jih predstavljajo pikosekundni laserji (10–12 sekund) in femtosekundni laserji (10–15 sekund), so se razvili v samo 20 letih. V komercialno uporabo so začeli leta 2010 in postopoma prodrli na področje medicinske in industrijske predelave. Kitajska je začela industrijsko uporabljati ultrahitre laserje leta 2012, vendar so se zreli izdelki pojavili šele leta 2014. Pred tem so bili skoraj vsi ultrahitri laserji uvoženi.

Do leta 2015 so imeli tuji proizvajalci relativno zrelo tehnologijo, vendar so stroški ultrahitrih laserjev presegli 2 milijona kitajskih juanov. En sam precizni ultrahitri laserski rezalni stroj prodan za več kot 4 milijone juanov. Visoki stroški so ovirali široko uporabo ultrahitrih laserjev na Kitajskem. Po letu 2015 je Kitajska pospešila udomačitev ultrahitrih laserjev. Tehnološki preboji so se hitro zgodili in do leta 2017 je več kot deset kitajskih podjetij za ultrahitre laserje konkuriralo tujim izdelkom. Kitajski ultrahitri laserji so stali le nekaj deset tisoč juanov, kar je uvožene izdelke prisililo, da so ustrezno znižali cene. V tem času so se doma proizvedeni ultrahitri laserji stabilizirali in pridobili na veljavi v fazi nizke moči. (3W-15W). Pošiljke kitajskih ultrahitrih laserjev so se z manj kot 100 enot leta 2015 povečale na 2400 enot leta 2021. Leta 2020 je kitajski trg ultrahitrih laserjev znašal približno 2,74 milijarde juanov.

Moč ultrahitrih laserjev dosega nove višine

V zadnjih letih je po zaslugi prizadevanj raziskovalcev na Kitajskem prišlo do pomembnega napredka v tehnologiji ultrahitrih laserjev kitajske izdelave: uspešen razvoj 50-vatnega ultravijoličnega pikosekundnega laserja in postopna zrelost 50-vatnega femtosekundnega laserja. Leta 2023 je pekinško podjetje predstavilo 500 W visokozmogljiv infrardeči pikosekundni laser. Kitajska ultrahitra laserska tehnologija je trenutno precej zmanjšala vrzel za naprednimi ravnmi v Evropi in Združenih državah Amerike, saj zaostaja le pri ključnih kazalnikih, kot so največja moč, stabilnost in najmanjša širina impulza.

Predvideni prihodnji razvoj ultrahitrih laserjev se še naprej osredotoča na uvedbo različic z večjo močjo, kot sta infrardeči pikosekundni laser z močjo 1000 W in femtosekundni laser z močjo 500 W, z nenehnimi izboljšavami širine impulza. Z napredkom tehnologije se pričakuje, da bodo določena ozka grla v aplikaciji premagana.

Povpraševanje na domačem trgu na Kitajskem zaostaja za razvojem zmogljivosti laserske proizvodnje

Stopnja rasti kitajskega trga ultrahitrih laserjev znatno zaostaja za porastom pošiljk. To neskladje izhaja predvsem iz dejstva, da se trg aplikacij za kitajske ultrahitre laserje še ni povsem odprl. Ostra konkurenca med domačimi in tujimi proizvajalci laserjev, ki se spuščajo v cenovne vojne za pridobitev tržnega deleža, skupaj s številnimi nezrelimi procesi na strani aplikacij in upadom trga elektronike/panelov za pametne telefone v zadnjih treh letih, je mnoge uporabnike pripeljala do oklevanja pri širitvi proizvodnje na ultrahitre laserske linije.

Za razliko od vidnega laserskega rezanja in varjenja pločevine, zmogljivost obdelave ultrahitrih laserjev omogoča dokončanje nalog v izjemno kratkem času, kar zahteva obsežne raziskave različnih procesov. Trenutno pogosto omenjamo, da imajo ultrahitri laserji zrelo uporabo pri rezanju celozaslonskih pametnih telefonov, stekla, OLED PET folije, fleksibilnih FPC plošč, PERC sončnih celic, rezanju rezin in vrtanju slepih lukenj v tiskanih vezjih, med drugim. Poleg tega je njihov pomen izrazit v vesoljskem in obrambnem sektorju za vrtanje in rezanje posebnih komponent.

Omeniti velja, da čeprav se trdi, da so ultrahitri laserji primerni za številna področja, njihova dejanska uporaba ostaja nekaj drugega. V panogah z obsežno proizvodnjo, kot so polprevodniški materiali, čipi, rezine, tiskana vezja, bakreno obložene plošče in SMT, je malo, če sploh, pomembnih aplikacij ultrahitrih laserjev. To pomeni zaostanek v razvoju ultrahitrih laserskih aplikacij in procesov, kar zaostaja za napredkom laserske tehnologije.

Dolga pot raziskovanja aplikacij ultrahitre laserske obdelave

Na Kitajskem je število podjetij, specializiranih za precizno lasersko opremo, relativno majhno in predstavlja le približno 1/20 podjetij za lasersko rezanje kovin. Ta podjetja običajno niso velika in imajo omejene možnosti za razvoj procesov v panogah, kot so čipi, tiskana vezja in plošče. Poleg tega se industrije z zrelimi proizvodnimi procesi v terminalnih aplikacijah pri prehodu na lasersko mikroprocesiranje pogosto soočajo s številnimi preizkusi in validacijami. Odkrivanje zanesljivih novih procesnih rešitev zahteva veliko poskusov in napak, glede na stroške opreme. Ta prehod ni enostaven proces.

Rezanje celih steklenih plošč bi lahko bila izvedljiva vstopna točka za ultrahitre laserje v določeno nišo. Hitra uporaba laserskega rezanja za mobilne steklene zaslone je uspešen primer. Vendar pa poglobljeno raziskovanje ultrahitrih laserjev za posebne materiale ali polizdelke v drugih panogah zahteva več časa. Trenutno so ultrahitre laserske aplikacije še vedno nekoliko omejene, osredotočene predvsem na rezanje nekovinskih materialov. Na širših področjih, kot so OLED/polprevodniki, je malo aplikacij, kar poudarja, da splošna raven tehnologije ultrahitre laserske obdelave na Kitajskem še ni visoka. To pomeni tudi ogromen potencial za prihodnji razvoj, s pričakovanim postopnim porastom uporabe ultrahitre laserske obdelave v naslednjem desetletju.