Hur man når ut på applikationsmarknaden för ultrasnabb laserutrustning med hög effekt?

Industriell laserbearbetning har tre centrala egenskaper: hög effektivitet, precision och förstklassig kvalitet. Det är dessa tre egenskaper som har gjort laserbearbetning allmänt accepterad inom olika tillverkningssektorer. Oavsett om det gäller högpresterande metallbearbetning eller mikrobearbetning vid medelhög till låg effektnivå, har lasermetoder uppvisat betydande fördelar jämfört med traditionella bearbetningstekniker. Följaktligen har laserbearbetning sett en snabb och utbredd tillämpning under det senaste decenniet eller så.

Utvecklingen av ultrasnabba lasrar i Kina

Laserbearbetningstillämpningar har gradvis diversifierats och fokuserat på olika uppgifter som fiberlaserskärning med medel- och hög effekt, svetsning av stora metallkomponenter och ultrasnabb lasermikrobearbetning av precisionsprodukter. Ultrasnabba lasrar, representerade av pikosekundlasrar (10–12 sekunder) och femtosekundlasrar (10–15 sekunder), har utvecklats under bara 20 år. De började användas kommersiellt 2010 och penetrerade gradvis den medicinska och industriella bearbetningsområnen. Kina initierade industriell användning av ultrasnabba lasrar 2012, men mogna produkter dök upp först 2014. Innan dess importerades nästan alla ultrasnabba lasrar.

År 2015 hade utländska tillverkare relativt mogen teknik, men kostnaden för ultrasnabba lasrar översteg 2 miljoner kinesiska yuan. En enda precisionslaserskärmaskin för ultrasnabb laser såldes för över 4 miljoner yuan. De höga kostnaderna hindrade den utbredda tillämpningen av ultrasnabba lasrar i Kina. Efter 2015 accelererade Kina domesticeringen av ultrasnabba lasrar. Tekniska genombrott skedde snabbt, och år 2017 konkurrerade över tio kinesiska ultrasnabba laserföretag på samma nivå som utländska produkter. Kinesiskt tillverkade ultrasnabba lasrar prissattes till bara tiotusentals yuan, vilket tvingade importerade produkter att sänka sina priser i enlighet därmed. Under den tiden stabiliserades inhemskt producerade ultrasnabba lasrar och fick fäste i lågeffektsstadiet (3W-15W). Leveranserna av kinesiska ultrasnabba lasrar ökade från färre än 100 enheter år 2015 till 2 400 enheter år 2021. År 2020 var den kinesiska marknaden för ultrasnabba lasers cirka 2,74 miljarder yuan.

Kraften hos ultrasnabba lasrar når hela tiden nya höjder

Under senare år har det, tack vare kinesiska forskares ansträngningar, skett betydande framsteg inom kinesisktillverkad ultrasnabb laserteknik: den framgångsrika utvecklingen av en 50 W ultraviolett pikosekundlaser och den gradvisa mognaden av en 50 W femtosekundlaser. År 2023 introducerade ett Pekingbaserat företag en 500 W högpresterande infraröd pikosekundlaser. För närvarande har Kinas ultrasnabba laserteknik avsevärt minskat gapet till avancerade nivåer i Europa och USA och ligger bara efter i nyckelindikatorer som maximal effekt, stabilitet och minsta pulsbredd.

Den förväntade framtida utvecklingen av ultrasnabba lasrar fortsätter att fokusera på att introducera varianter med högre effekt, såsom en 1000 W infraröd pikosekundlaser och en 500 W femtosekundlaser, med kontinuerliga förbättringar av pulsbredden. I takt med att tekniken utvecklas förväntas vissa flaskhalsar i applikationen övervinnas.

Den inhemska marknadsefterfrågan i Kina släpar efter utvecklingen av laserproduktionskapaciteten

Tillväxttakten för Kinas marknad för ultrasnabba lasertekniker ligger betydligt efter den ökade leveranstakten. Denna skillnad beror främst på att den efterföljande applikationsmarknaden för kinesiska ultrasnabba lasrar inte har öppnats helt. Hård konkurrens mellan inhemska och utländska lasertillverkare, som inleder priskrig för att ta marknadsandelar, i kombination med många omogna processer i applikationsledet och en nedgång på marknaden för smarttelefonelektronik/paneler under de senaste tre åren, har lett till att många användare tvekar att utöka sin produktion till ultrasnabba lasertekniker.

Till skillnad från synlig laserskärning och svetsning i plåt, slutför ultrasnabba lasrars bearbetningskapacitet uppgifter på extremt kort tid, vilket kräver omfattande forskning inom olika processer. För närvarande nämner vi ofta att ultrasnabba lasrar har mogna tillämpningar inom skärning av helskärms-smartphones, glas, OLED PET-film, flexibla FPC-kort, PERC-solceller, waferskärning och bottenhålsborrning i kretskort, bland andra områden. Dessutom är deras betydelse uttalad inom flyg- och försvarssektorerna för borrning och skärning av specialkomponenter.

Det är värt att notera att även om det påstås att ultrasnabba lasrar är lämpliga för många områden, är deras faktiska tillämpning en annan sak. Inom industrier med storskalig produktion, som halvledarmaterial, chips, wafers, PCB, kopparbeklädda kort och SMT, finns det få, om några, betydande tillämpningar av ultrasnabba lasrar. Detta innebär en eftersläpning i utvecklingen av ultrasnabba laserapplikationer och processer, vilket släpar efter i takten med laserteknologins framsteg.

Den långa resan att utforska tillämpningar inom ultrasnabb laserbearbetning

I Kina är antalet företag som specialiserar sig på precisionslaserutrustning relativt litet och står endast för cirka 1/20 av företagen inom metalllaserskärning. Dessa företag är i allmänhet inte stora i skala och har begränsade möjligheter till processutveckling inom industrier som chips, kretskort och paneler. Dessutom ställs industrier med mogna produktionsprocesser inom terminalapplikationer ofta inför många tester och valideringar när de övergår till lasermikrobearbetning. Att upptäcka tillförlitliga nya processlösningar kräver betydande försök och misstag, med tanke på utrustningskostnaderna. Denna övergång är inte en enkel process.

Helpanelsskärning av glas kan vara en möjlig instegspunkt för ultrasnabba lasrar till en specifik nisch. Det snabba införandet av laserskärning för mobila glasskärmar står som ett framgångsrikt exempel. Att fördjupa sig i ultrasnabba lasrar för speciella materialkomponenter eller halvfabrikat inom andra industrier kräver dock mer tid för utforskning. För närvarande är ultrasnabba lasertillämpningar fortfarande något begränsade, främst inriktade på skärning av icke-metalliska material. Det finns en brist på tillämpningar inom bredare områden som OLED:er/halvledare, vilket belyser att Kinas totala nivå av ultrasnabb laserbearbetningsteknik ännu inte är hög. Detta innebär också en enorm potential för framtida utveckling, med en förväntad gradvis ökning av ultrasnabba laserbearbetningstillämpningar under det kommande decenniet.