Як вийти на ринок застосувань для потужного надшвидкого лазерного обладнання?

Промислова лазерна обробка може похвалитися трьома ключовими рисами: високою ефективністю, точністю та найвищою якістю. Саме ці три характеристики зробили лазерну обробку широко поширеною в різних виробничих секторах. Чи то потужне різання металу, чи то мікрообробка на середніх та низьких рівнях потужності, лазерні методи продемонстрували значні переваги над традиційними методами обробки. Як наслідок, лазерна обробка отримала швидке та широке застосування протягом останнього десятиліття або близько того.

Розробка надшвидких лазерів у Китаї

Застосування лазерної обробки поступово диверсифікувалося, зосереджуючись на різних завданнях, таких як різання волоконним лазером середньої та високої потужності, зварювання великих металевих компонентів та надшвидка лазерна мікрообробка прецизійних виробів. Надшвидкі лазери, представлені пікосекундними лазерами (10-12 секунд) та фемтосекундними лазерами (10-15 секунд), розвивалися лише протягом 20 років. Вони набули комерційного використання у 2010 році та поступово проникли в медичну та промислову сфери обробки. Китай розпочав промислове використання надшвидких лазерів у 2012 році, але зрілі продукти з'явилися лише до 2014 року. До цього майже всі надшвидкі лазери імпортувалися.

До 2015 року зарубіжні виробники мали відносно зрілі технології, проте вартість надшвидких лазерів перевищувала 2 мільйони китайських юанів. Один прецизійний надшвидкісний лазерний різальний верстат продавався за понад 4 мільйони юанів. Висока вартість перешкоджала широкому застосуванню надшвидких лазерів у Китаї. Після 2015 року Китай прискорив впровадження надшвидких лазерів. Швидко відбулися технологічні прориви, і до 2017 року понад десять китайських компаній з виробництва надшвидких лазерів конкурували нарівні з іноземною продукцією. Ультрашвидкі лазери китайського виробництва коштували лише десятки тисяч юанів, що змушувало імпортну продукцію відповідно знижувати ціни. За цей час надшвидкі лазери вітчизняного виробництва стабілізувалися та набрали обертів у низькопотужному сегменті (3 Вт-15 Вт). Поставки китайських надшвидких лазерів різко зросли з менш ніж 100 одиниць у 2015 році до 2400 одиниць у 2021 році. У 2020 році ринок надшвидких лазерів Китаю становив приблизно 2,74 мільярда юанів.

Потужність надшвидких лазерів продовжує досягати нових висот

В останні роки, завдяки зусиллям дослідників у Китаї, відбувся значний прогрес у технології надшвидких лазерів китайського виробництва: успішна розробка ультрафіолетового пікосекундного лазера потужністю 50 Вт та поступове вдосконалення фемтосекундного лазера потужністю 50 Вт. У 2023 році пекінська компанія представила потужний інфрачервоний пікосекундний лазер потужністю 500 Вт. Наразі технологія надшвидких лазерів Китаю значно скоротила розрив з передовими рівнями Європи та Сполучених Штатів, відстаючи лише за ключовими показниками, такими як максимальна потужність, стабільність та мінімальна тривалість імпульсу.

Очікуваний майбутній розвиток надшвидких лазерів продовжує зосереджуватися на впровадженні варіантів з більшою потужністю, таких як інфрачервоний пікосекундний лазер потужністю 1000 Вт та фемтосекундний лазер потужністю 500 Вт, з постійним удосконаленням ширини імпульсу. З розвитком технологій очікується, що певні вузькі місця в застосуванні будуть подолані.

Попит на внутрішньому ринку Китаю відстає від розвитку потужностей лазерного виробництва

Темпи зростання ринку надшвидких лазерів у Китаї значно відстають від зростання поставок. Ця невідповідність головним чином пов'язана з тим, що ринок китайських надшвидких лазерів для подальшого використання ще не повністю відкритий. Жорстка конкуренція між вітчизняними та іноземними виробниками лазерів, які ведуть цінові війни за частку ринку, у поєднанні з багатьма незрілими процесами на стороні застосування та спадом на ринку електроніки/панелей для смартфонів протягом останніх трьох років, змусили багатьох користувачів вагатися щодо розширення свого виробництва на лінії надшвидких лазерів.

На відміну від видимого лазерного різання та зварювання листового металу, можливості обробки надшвидких лазерів дозволяють виконувати завдання за надзвичайно короткий час, що вимагає ретельних досліджень у різних процесах. Наразі ми часто згадуємо, що надшвидкі лазери мають зріле застосування в різанні повноекранних смартфонів, скла, OLED-ПЕТ-плівки, гнучких плат FPC, сонячних елементів PERC, різанні пластин та свердлінні глухих отворів у друкованих платах, серед інших галузей. Крім того, їх значення виражене в аерокосмічній та оборонній галузях для свердління та різання спеціальних компонентів.

Варто зазначити, що хоча стверджується, що надшвидкісні лазери підходять для багатьох галузей, їхнє фактичне застосування залишається зовсім іншою справою. У галузях з великомасштабним виробництвом, таких як напівпровідникові матеріали, чіпи, пластини, друковані плати, плати з мідним покриттям та поверхневий монтаж (SMT), існує мало, якщо такі взагалі є, значних застосувань надшвидких лазерів. Це свідчить про відставання в розвитку застосувань та процесів надшвидких лазерів, що відстає від темпів розвитку лазерних технологій.

Довга подорож дослідження застосувань надшвидкої лазерної обробки

У Китаї кількість компаній, що спеціалізуються на точному лазерному обладнанні, є відносно невеликою і становить лише близько 1/20 підприємств з лазерного різання металу. Ці компанії, як правило, не є великими за масштабом і мають обмежені можливості для розробки процесів у таких галузях, як виробництво мікросхем, друкованих плат та панелей. Більше того, галузі зі зрілими виробничими процесами в термінальних застосуваннях часто стикаються з численними випробуваннями та перевірками під час переходу на лазерну мікрообробку. Пошук надійних нових технологічних рішень вимагає значного методу спроб і помилок, враховуючи вартість обладнання. Цей перехід не є легким процесом.

Різання цілісного скла може бути можливою відправною точкою для надшвидких лазерів у певну нішу. Швидке впровадження лазерного різання для мобільних скляних екранів є успішним прикладом. Однак, заглиблення в надшвидкісні лазери для спеціальних матеріалів-компонентів або напівфабрикатів в інших галузях промисловості вимагає більше часу для дослідження. Наразі застосування надшвидких лазерів залишається дещо обмеженим, в основному зосередженим на різанні неметалевих матеріалів. Існує дефіцит застосувань у ширших галузях, таких як OLED/напівпровідники, що підкреслює, що загальний рівень технології надшвидкої лазерної обробки в Китаї ще не є високим. Це також означає величезний потенціал для майбутнього розвитку, з очікуваним поступовим зростанням застосувань надшвидкої лазерної обробки протягом наступного десятиліття.