Siete perplessi sulla scelta tra laser a fibra e laser a stato solido per il vostro prossimo progetto? Questo articolo esplora le principali differenze in termini di applicazioni, precisione e prestazioni. Comprendendo queste distinzioni, potrete capire quale tipo di laser si adatta meglio alle vostre esigenze specifiche, che si tratti di microlavorazioni, macrolavorazioni o produzione avanzata. Immergetevi per scoprire come queste tecnologie laser possono migliorare il vostro lavoro e prendere decisioni informate per ottenere risultati ottimali.
Per il mercato nazionale, la tecnologia e lo sviluppo dei laser a fibra hanno raggiunto un elevato livello di maturità, con caratteristiche di prestazione che rivaleggiano con gli standard internazionali. Molti produttori cinesi producono oggi laser in fibra con un'eccellente qualità del fascio, un'elevata efficienza di wall-plug e un funzionamento affidabile a lungo termine.
Se state pensando di implementare un sistema laser in fibra, optare per una soluzione nazionale è spesso vantaggioso. I produttori cinesi di laser in fibra offrono in genere tempi di consegna più brevi, un'assistenza tecnica più reattiva e soluzioni convenienti senza compromettere la qualità. Inoltre, molti marchi nazionali offrono opzioni di personalizzazione per soddisfare requisiti industriali specifici.
Il mercato dei laser a stato solido in Cina presenta invece uno scenario diverso. I laser a stato solido di fascia alta, in particolare quelli utilizzati nella produzione di precisione e nella ricerca scientifica, sono prevalentemente importati. Ciò è dovuto all'ingresso relativamente recente dei produttori cinesi in questo segmento, con conseguenti limiti tecnologici rispetto ai marchi internazionali affermati. L'industria nazionale dei laser a stato solido è ancora in fase di crescita, con un numero ridotto di produttori su larga scala in grado di produrre sistemi avanzati che soddisfano le rigorose specifiche industriali.
Sia i laser a stato solido che i laser a fibra sono comunemente utilizzati nelle principali lavorazione laser campi come la marcatura, il taglio, la foratura, la saldatura e la produzione additiva. Tuttavia, a causa delle loro caratteristiche distinte, esistono differenze negli scenari di applicazione specifici all'interno di ciascun campo di suddivisione.
Nel campo dell'elaborazione laser, vengono utilizzati prevalentemente laser a stato solido, mentre in alcuni casi possono essere impiegati laser a fibra pulsata. I laser a stato solido hanno la capacità di convertire la luce infrarossa in laser a breve lunghezza d'onda, come la luce verde, la luce ultravioletta e la luce ultravioletta profonda, grazie all'uso di cristalli a raddoppio di frequenza nella cavità risonante, che vengono poi emessi all'esterno.
La tendenza dei laser per microlavorazioni è quella di utilizzare lunghezze d'onda più corte, con bassi effetti termici e un'elevata efficienza di utilizzo dell'energia, migliorando così l'accuratezza della lavorazione e consentendo una lavorazione ultra-fine e ultra-precisa.
I laser a stato solido, grazie alla loro breve lunghezza d'onda (UV, deep UV), alla breve larghezza dell'impulso (picosecondo, femtosecondo) e all'elevata potenza di picco, sono utilizzati principalmente nel campo della microlavorazione di precisione di materiali nonmateriali metallici, metalli sottili e fragili e altri materiali. Sono inoltre ampiamente utilizzati nella ricerca scientifica d'avanguardia in campi quali l'ambiente, la medicina e l'esercito.
Nel campo della lavorazione laser, i laser a fibra sono utilizzati principalmente, mentre i laser a stato solido generalmente non lo sono. I laser in fibra a onda continua (CW) hanno un'elevata potenza media e sono ampiamente utilizzati nella macrolavorazione, come il taglio e la saldatura di materiali metallici spessi. Questo tipo di laser ha guadagnato una penetrazione significativa nel campo della macrolavorazione, sostituendo gradualmente i metodi di lavorazione tradizionali.
In sintesi:
I laser a fibra pulsata possono essere utilizzati nella microlavorazione, ma la loro applicazione è limitata a causa dell'emissione di luce infrarossa a lunga lunghezza d'onda, con una bassa energia del singolo impulso e un significativo effetto termico, che comporta una minore precisione di lavorazione e limitazioni nei materiali che non possono assorbire la luce infrarossa. In genere viene utilizzato solo in scene di microlavorazione con precisione di lavorazione superiore a 20 micron.
I laser a stato solido hanno un'ampia gamma di applicazioni nella microlavorazione, in quanto possono convertire la luce infrarossa in luce verde, ultravioletta e altre lunghezze d'onda attraverso il raddoppio della frequenza nei cristalli non lineari. Hanno una buona qualità del fascio, una grande energia del singolo impulso e un basso effetto termico, che consente la "lavorazione a freddo". Sono in grado di eseguire microlavorazioni di alta precisione con accuratezza inferiore a 20 micron (fino al livello nanometrico), il che li rende molto vantaggiosi nel campo della microlavorazione.
I laser in fibra a onda continua sono il tipo principale di laser in fibra e sono ampiamente utilizzati nei campi di macrolavorazione con precisione di lavorazione superiore al livello millimetrico, come il taglio e la saldatura dei metalli industriali. La capacità del mercato della macrolavorazione è superiore a quella della microlavorazione, in quanto ha una grande richiesta di apparecchiature laser.
In generale, i laser a stato solido sono di grandi dimensioni e facilmente disturbati da fattori esterni come vibrazioni e variazioni di temperatura, con conseguenti problemi di stabilità e costi di manutenzione più elevati. Tuttavia, hanno un'elevata potenza di picco in uscita, una buona qualità del fascio e un elevato rapporto segnale/rumore.
I laser a fibra hanno una struttura compatta, prestazioni stabili e non sono facilmente disturbati da fattori esterni, il che li rende facili da usare e da mantenere. Tuttavia, hanno una scarsa qualità del fascio, uno scarso rapporto segnale/rumore e una capacità limitata di raggiungere un'elevata potenza di picco.
I laser a fibra, noti per la loro elevata potenza di uscita, sono impiegati prevalentemente in applicazioni di macrolavorazione. Si tratta di manipolare oggetti con dimensioni e geometrie che rientrano nel campo di influenza del raggio laser su scala millimetrica. La microlavorazione, invece, opera su scala micrometrica o addirittura nanometrica, richiedendo una precisione notevolmente superiore.
I laser a stato solido eccellono nella microlavorazione grazie ai loro vantaggi intrinseci: lunghezze d'onda più brevi, larghezze d'impulso più strette e potenze di picco più elevate. Queste caratteristiche consentono di raggiungere la precisione richiesta per le applicazioni su microscala, creando di fatto una base di utenti distinta da quella dei laser a fibra.
La divergenza nei campi di applicazione tra laser a stato solido e laser a fibra determina una concorrenza diretta minima. Ciascuna tecnologia si è ritagliata la sua nicchia in base ai suoi punti di forza unici e ai requisiti specifici dei diversi processi di produzione.
Nelle applicazioni di lavorazione dei metalli, la scelta tra laser a fibra e laser a stato solido dipende spesso dallo spessore del materiale e da considerazioni economiche. I laser a fibra sono generalmente preferiti per i componenti metallici più spessi, grazie alla loro economicità e alla maggiore potenza erogata. Al contrario, i laser a stato solido sono la scelta ideale per le applicazioni di alta precisione in cui il costo è una preoccupazione secondaria, come nel settore aerospaziale o nella produzione di dispositivi medici.
Mentre i laser a stato solido dominano nella lavorazione di materiali non metallici come vetro, ceramica, polimeri e altri substrati fragili, trovano applicazione anche in scenari di lavorazione dei metalli che richiedono estrema precisione. Tra questi, la fabbricazione di microelettronica, la creazione di gioielli di pregio o la produzione di impianti medici complessi. In questi casi, la qualità del fascio e il controllo superiori offerti dai laser a stato solido superano le considerazioni sui costi.
L'industria manifatturiera cinese sta subendo una trasformazione significativa, passando dalla produzione di fascia bassa a quella di fascia alta. Sebbene la produzione di fascia media e bassa rappresenti ancora una parte sostanziale dell'industria, il mercato della macrotrasformazione comprende sia questi segmenti che un settore manifatturiero di fascia alta in espansione, creando un mercato ampio e diversificato con una domanda robusta.
Questo panorama industriale ha portato a una notevole capacità di mercato per i laser in fibra. Nel segmento dei laser in fibra a bassa potenza, la Cina ha raggiunto un elevato grado di localizzazione, con numerosi produttori nazionali su larga scala. I rapporti del settore indicano che i laser in fibra a bassa potenza sono stati completamente indigenizzati, sostituendo di fatto le controparti importate.
Per i laser in fibra a onde continue (CW) di media potenza, i prodotti nazionali hanno raggiunto la parità con le offerte internazionali in termini di qualità, pur mantenendo un netto vantaggio di prezzo. Questo vantaggio competitivo ha portato i produttori nazionali a conquistare una quota di mercato significativa, al pari dei concorrenti stranieri. Nel segmento dei laser in fibra CW ad alta potenza, diversi marchi cinesi hanno fatto notevoli passi avanti, penetrando con successo sia nel mercato nazionale che in quello internazionale.
Tuttavia, il settore dei laser a stato solido in Cina presenta uno scenario diverso. A causa del suo sviluppo relativamente recente, attualmente mancano società quotate in borsa che si occupino principalmente della produzione di laser a stato solido. Di conseguenza, questi dispositivi di alta precisione vengono acquistati prevalentemente da produttori stranieri affermati, il che rappresenta un'opportunità per il futuro sviluppo nazionale e l'espansione del mercato.
L'evoluzione del panorama della tecnologia laser riflette la più ampia strategia industriale della Cina di risalire la catena del valore, con progressi significativi in alcuni settori e l'individuazione di opportunità di crescita in altri.
I requisiti di precisione dei componenti elettronici nell'industria dell'elettronica di consumo sono in costante aumento. La tecnologia di lavorazione laser è diventata uno dei principali mezzi di produzione del settore grazie alla sua elevata precisione, velocità e assenza di danni.
Ad esempio, i laser a stato solido hanno un'ampia gamma di applicazioni nei processi di produzione dei circuiti stampati (PCB/FPC), come il taglio, perforazionee marcatura. I laser a stato solido a nanosecondi di bassa e media potenza possono essere utilizzati per la marcatura dei PCB, mentre i laser a stato solido a nanosecondi di media e alta potenza, picosecondoe i laser a femtosecondi possono essere utilizzati per il taglio, la foratura e il taglio del film PI di schede PCB/FPC.
Oltre che nei circuiti stampati, la tecnologia di microlavorazione laser viene utilizzata anche nel taglio, nella marcatura, nella foratura, nella microsaldatura e in altri campi che coinvolgono materiali fragili e materiali metallici.
La stampa 3D è un tipo di tecnologia di prototipazione rapida che costruisce oggetti strato per strato utilizzando materiali legabili come polvere di metallo, plastica e resina liquida fotosensibile, sulla base di un file di modello digitale.
Nel campo dell'indurimento delle resine fotosensibili liquide, i laser a stato solido sono la scelta preferita del settore. Il laser ultravioletto (UV) a nanosecondi a bassa potenza dell'emittente è stato ampiamente utilizzato in questo campo.
I laser a stato solido sono ampiamente utilizzati in processi chiave come il taglio e l'incisione precisa di celle solari e wafer di silicio, la marcatura, il taglio e la saldatura di materiali per batterie al litio.
Ad esempio, i prodotti dell'emittente possono essere utilizzati nel settore dell'energia solare fotovoltaica, dove i laser a stato solido a nanosecondi ad alta potenza e i laser a picosecondi possono essere utilizzati per il taglio e l'incisione precisa di celle solari e wafer di silicio, mentre i laser UV a nanosecondi a bassa potenza possono essere utilizzati per il taglio e l'incisione di celle solari. scanalatura di questi materiali.
Nel campo dei veicoli a nuova energia, i laser a stato solido a nanosecondi a bassa potenza e i laser a picosecondi possono essere utilizzati per marcare l'involucro delle batterie al litio, mentre i laser a stato solido a nanosecondi a media e alta potenza, i laser a picosecondi e i laser a femtosecondi possono essere utilizzati per tagliare e saldare con precisione i materiali delle batterie.
Il 2019 è considerato il "primo anno" della commercializzazione della tecnologia 5G. La graduale commercializzazione della tecnologia 5G offrirà un'ampia gamma di opportunità per l'industria del microprocesso laser.
Le reti 5G sono caratterizzate da alta velocità e bassa latenza, il che richiede semiconduttori composti ad alte prestazioni. I materiali e i processi di produzione dei telefoni cellulari dovranno cambiare per adattarsi alla tecnologia 5G e la tecnologia di elaborazione laser svolgerà un ruolo cruciale in molti aspetti della produzione di telefoni cellulari.
La marcatura laser, la saldatura, il taglio, la foratura, l'incisione e lo stampaggio diretto sono ampiamente utilizzati nelle varie fasi di produzione dei telefoni cellulari. La tecnologia laser di microelaborazione sarà importante nel campo della produzione di telefoni cellulari 5G.
Secondo Canalys, la spedizione globale di telefoni cellulari 5G dovrebbe raggiungere circa 1,9 miliardi nei prossimi cinque anni e l'industria della microelaborazione laser, rappresentata dalla tecnologia laser a stato solido, ne trarrà grande beneficio.
Inoltre, poiché la costruzione di stazioni base 5G entra in un periodo di costruzione intensiva, la domanda di circuiti stampati (PCB/FPC) con una maggiore precisione di lavorazione registrerà una rapida crescita come principale materiale elettronico.
I laser a fibra offrono capacità superiori di elaborazione multidimensionale e manipolazione spaziale flessibile grazie alla perfetta integrazione delle fibre. Questo design avanzato semplifica la complessità meccanica, snellendo i processi produttivi e migliorando la standardizzazione delle operazioni di produzione.
Grazie ai continui progressi tecnologici, i laser a fibra hanno raggiunto una notevole efficienza energetica. Ottimizzando i parametri del laser e le configurazioni degli accessori, offrono prestazioni elevate riducendo al minimo il consumo energetico. Questa efficienza, unita alla capacità di gestire lavorazioni ad alta intensità, migliora significativamente la produttività e l'efficacia operativa.
I laser a fibra presentano eccezionali proprietà di gestione termica, con una rapida dissipazione del calore e una robusta durata. Questa stabilità termica garantisce prestazioni costanti durante operazioni prolungate, anche in ambienti industriali difficili. La qualità superiore del fascio e la stabilità dei laser a fibra contribuiscono inoltre a migliorare la precisione nelle applicazioni di taglio, saldatura e marcatura.
Inoltre, i laser a fibra offrono una flessibilità di emissione del fascio senza precedenti. La capacità di trasmettere la potenza del laser su lunghe distanze attraverso fibre flessibili consente complesse integrazioni di sistema e capacità di elaborazione a distanza, ampliando la portata delle soluzioni di produzione basate sul laser.
In qualità di fondatore di MachineMFG, ho dedicato oltre un decennio della mia carriera al settore della lavorazione dei metalli. La mia vasta esperienza mi ha permesso di diventare un esperto nei campi della fabbricazione di lamiere, della lavorazione, dell'ingegneria meccanica e delle macchine utensili per metalli. Penso, leggo e scrivo costantemente su questi argomenti, cercando di essere sempre all'avanguardia nel mio campo. Lasciate che le mie conoscenze e la mia esperienza siano una risorsa per la vostra azienda.
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