Sind Sie bei der Wahl zwischen Faserlasern und Festkörperlasern für Ihr nächstes Projekt verunsichert? Dieser Artikel befasst sich mit den wichtigsten Unterschieden in Bezug auf Anwendungen, Präzision und Leistung. Wenn Sie diese Unterschiede kennen, können Sie herausfinden, welcher Lasertyp sich am besten für Ihre speziellen Anforderungen eignet, sei es für die Mikrobearbeitung, die Makrobearbeitung oder die fortschrittliche Fertigung. Tauchen Sie ein und erfahren Sie, wie diese Lasertechnologien Ihre Arbeit verbessern können und treffen Sie fundierte Entscheidungen für optimale Ergebnisse.
Auf dem heimischen Markt haben die Faserlasertechnologie und -entwicklung einen hohen Reifegrad erreicht, dessen Leistungsmerkmale mit internationalen Standards konkurrieren können. Viele chinesische Hersteller produzieren inzwischen Faserlaser mit hervorragender Strahlqualität, hoher Wandsteckereffizienz und zuverlässigem Langzeitbetrieb.
Wenn Sie die Einführung eines Faserlasersystems in Erwägung ziehen, ist es oft von Vorteil, sich für eine inländische Lösung zu entscheiden. Chinesische Faserlaserhersteller bieten in der Regel kürzere Vorlaufzeiten, einen schnelleren technischen Support und kostengünstige Lösungen ohne Kompromisse bei der Qualität. Darüber hinaus bieten viele einheimische Marken Anpassungsmöglichkeiten an spezifische industrielle Anforderungen.
Der Markt für Festkörperlaser in China stellt sich dagegen anders dar. Hochwertige Festkörperlaser, insbesondere solche, die in der Präzisionsfertigung und der wissenschaftlichen Forschung eingesetzt werden, werden überwiegend importiert. Dies ist darauf zurückzuführen, dass chinesische Hersteller erst seit relativ kurzer Zeit in diesem Segment tätig sind, was zu technologischen Einschränkungen im Vergleich zu etablierten internationalen Marken führt. Die inländische Festkörperlaserindustrie befindet sich noch in der Wachstumsphase, und es gibt nur wenige große Hersteller, die in der Lage sind, fortschrittliche Systeme zu produzieren, die den strengen industriellen Spezifikationen entsprechen.
Sowohl Festkörperlaser als auch Faserlaser werden häufig in großen Laserbearbeitung Bereiche wie Markieren, Schneiden, Bohren, Schweißen und additive Fertigung. Aufgrund ihrer unterschiedlichen Eigenschaften gibt es jedoch Unterschiede in ihren spezifischen Anwendungsszenarien innerhalb der einzelnen Unterbereiche.
Im Bereich der Laserbearbeitung werden überwiegend Festkörperlaser eingesetzt, während in bestimmten Fällen auch gepulste Faserlaser verwendet werden können. Festkörperlaser sind in der Lage, infrarotes Licht durch den Einsatz von frequenzverdoppelnden Kristallen im Resonanzraum in kurzwelliges Licht wie grünes Licht, ultraviolettes Licht und tiefes ultraviolettes Licht umzuwandeln, das dann nach außen abgestrahlt wird.
Der Trend bei den Lasern für die Mikrobearbeitung geht zu kürzeren Wellenlängen, die geringe thermische Effekte und eine hohe Effizienz der Energienutzung aufweisen und somit die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern und eine ultrafeine und ultrapräzise Bearbeitung ermöglichen.
Festkörperlaser mit ihrer kurzen Wellenlänge (UV, tiefes UV), kurzen Pulsbreite (Pikosekunde, Femtosekunde) und hohen Spitzenleistung werden hauptsächlich im Bereich der Präzisionsmikrobearbeitung von nichtmetallische Werkstoffe, dünne, spröde Metalle und andere Materialien. Sie werden auch häufig in der wissenschaftlichen Spitzenforschung in Bereichen wie Umwelt, Medizin und Militär eingesetzt.
In der Laserbearbeitung werden in erster Linie Faserlaser eingesetzt, Festkörperlaser dagegen in der Regel nicht. Dauerstrich-Faserlaser (CW) haben eine hohe Durchschnittsleistung und werden häufig in der Makrobearbeitung eingesetzt, z. B. zum Schneiden und Schweißen dicker Metallmaterialien. Diese Lasertyp hat sich im Bereich der Makrobearbeitung stark durchgesetzt und ersetzt allmählich die traditionellen Bearbeitungsmethoden.
Zusammengefasst:
Gepulste Faserlaser können in der Mikrobearbeitung eingesetzt werden, aber ihre Anwendung ist begrenzt, da sie nur langwelliges Infrarotlicht mit geringer Einzelpulsenergie und erheblicher thermischer Wirkung abgeben, was zu einer geringeren Bearbeitungsgenauigkeit und Einschränkungen bei Materialien führt, die kein Infrarotlicht absorbieren können. Sie werden im Allgemeinen nur in der Mikrobearbeitung mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von mehr als 20 Mikrometern eingesetzt.
② Festkörperlaser haben ein breites Anwendungsspektrum in der Mikrobearbeitung, da sie durch Frequenzverdopplung in nichtlinearen Kristallen infrarotes Licht in grünes Licht, ultraviolettes Licht und andere Wellenlängen umwandeln können. Sie haben eine gute Strahlqualität, eine hohe Einzelpulsenergie und eine geringe thermische Wirkung, was eine "Kaltbearbeitung" ermöglicht. Sie sind in der Lage, hochpräzise Mikrobearbeitungen mit einer Genauigkeit von weniger als 20 Mikrometern (bis hin zur Nanometerebene) durchzuführen, was sie im Bereich der Mikrobearbeitung sehr vorteilhaft macht.
③ Dauerstrich-Faserlaser sind die wichtigste Art von Faserlasern und werden häufig in der Makrobearbeitung mit einer Bearbeitungsgenauigkeit von mehr als einem Millimeter eingesetzt, z. B. beim Schneiden und Schweißen von Industriemetallen. Die Marktkapazität für die Makrobearbeitung ist größer als die der Mikrobearbeitung, da hier eine große Nachfrage nach Laseranlagen besteht.
Festkörperlaser sind im Allgemeinen groß und werden leicht durch äußere Faktoren wie Vibrationen und Temperaturschwankungen gestört, was zu Stabilitätsproblemen und höheren Wartungskosten führt. Sie haben jedoch eine hohe Ausgangsspitzenleistung, eine gute Strahlqualität und ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis.
Faserlaser haben eine kompakte Struktur, eine stabile Leistung und werden nicht leicht durch äußere Einflüsse gestört, so dass sie einfach zu bedienen und zu warten sind. Allerdings haben sie eine schlechte Strahlqualität, ein schlechtes Signal-Rausch-Verhältnis und eine begrenzte Fähigkeit, hohe Spitzenleistungen zu erzielen.
Faserlaser, die für ihre hohe Ausgangsleistung bekannt sind, werden vor allem in der Makrobearbeitung eingesetzt. Dabei werden Objekte mit Abmessungen und Geometrien bearbeitet, die im Einflussbereich des Laserstrahls im Millimeterbereich liegen. Im Gegensatz dazu arbeitet die Mikrobearbeitung im Mikrometer- oder sogar Nanometermaßstab und erfordert eine wesentlich höhere Präzision.
Festkörperlaser zeichnen sich in der Mikrobearbeitung durch ihre inhärenten Vorteile aus: kürzere Wellenlängen, geringere Pulsbreiten und höhere Spitzenleistungen. Dank dieser Eigenschaften können sie die für Mikroanwendungen erforderliche Präzision erreichen und sich damit einen eigenen Anwenderkreis schaffen, der sich von dem der Faserlaser unterscheidet.
Die unterschiedlichen Anwendungsbereiche von Festkörper- und Faserlasern führen nur zu einem geringen direkten Wettbewerb. Jede Technologie hat sich ihre Nische auf der Grundlage ihrer einzigartigen Stärken und der spezifischen Anforderungen der verschiedenen Fertigungsverfahren geschaffen.
Bei der Metallbearbeitung hängt die Entscheidung zwischen Faser- und Festkörperlasern oft von der Materialstärke und wirtschaftlichen Überlegungen ab. Faserlaser werden im Allgemeinen aufgrund ihrer Kosteneffizienz und höheren Ausgangsleistung für dickere Metallkomponenten bevorzugt. Umgekehrt sind Festkörperlaser die erste Wahl für hochpräzise Anwendungen, bei denen die Kosten eine untergeordnete Rolle spielen, wie z. B. in der Luft- und Raumfahrt oder bei der Herstellung medizinischer Geräte.
Während Festkörperlaser bei der Bearbeitung von nichtmetallischen Werkstoffen wie Glas, Keramik, Polymeren und anderen spröden Substraten dominieren, finden sie auch in der Metallbearbeitung Anwendung, wo extreme Präzision gefragt ist. Dazu gehören die Herstellung von Mikroelektronik, die Fertigung von Schmuck oder die Herstellung komplizierter medizinischer Implantate. In diesen Fällen überwiegen die überlegene Strahlqualität und die Kontrolle, die Festkörperlaser bieten, die Kostenüberlegungen.
Die verarbeitende Industrie Chinas durchläuft einen bedeutenden Wandel, der sich von der Low-End- zur High-End-Produktion entwickelt. Während die mittlere und einfache Fertigung immer noch einen beträchtlichen Teil der Industrie ausmacht, umfasst der Makroverarbeitungsmarkt sowohl diese Segmente als auch einen expandierenden High-End-Fertigungssektor, wodurch ein großer und vielfältiger Markt mit robuster Nachfrage entsteht.
Diese Industrielandschaft hat zu einer beträchtlichen Marktkapazität für Faserlaser geführt. Im Segment der Faserlaser mit geringer Leistung hat China mit zahlreichen großen inländischen Herstellern einen hohen Grad an Lokalisierung erreicht. Berichten aus der Industrie zufolge sind Faserlaser mit geringer Leistung vollständig einheimisch geworden und haben importierte Produkte effektiv ersetzt.
Bei den Dauerstrich-Faserlasern mittlerer Leistung (CW) haben die einheimischen Produkte in Bezug auf die Qualität mit den internationalen Angeboten gleichgezogen und gleichzeitig einen deutlichen Preisvorteil. Dieser Wettbewerbsvorteil hat dazu geführt, dass die einheimischen Hersteller einen beträchtlichen Marktanteil erobern konnten, der mit dem ausländischer Konkurrenten gleichzieht. Im Segment der Hochleistungs-CW-Faserlaser haben mehrere chinesische Marken beachtliche Erfolge erzielt und sind sowohl auf dem heimischen als auch auf dem internationalen Markt erfolgreich vertreten.
Der Sektor der Festkörperlaser in China stellt jedoch ein anderes Szenario dar. Aufgrund seiner relativ jungen Entwicklung gibt es derzeit nur wenige börsennotierte Unternehmen, die sich auf die Produktion von Festkörperlasern konzentrieren. Folglich werden diese hochpräzisen Geräte überwiegend von etablierten ausländischen Herstellern bezogen, was eine Chance für die künftige Entwicklung und Marktexpansion im Inland darstellt.
Diese sich entwickelnde Landschaft in der Lasertechnologie spiegelt Chinas breitere industrielle Strategie wider, die darauf abzielt, sich in der Wertschöpfungskette nach oben zu bewegen, wobei in einigen Bereichen erhebliche Fortschritte erzielt werden, während in anderen Wachstumsmöglichkeiten identifiziert werden.
Die Präzisionsanforderungen an elektronische Bauteile in der Unterhaltungselektronikindustrie steigen ständig. Die Laserbearbeitungstechnologie hat sich aufgrund ihrer hohen Präzision, Geschwindigkeit und Schadensfreiheit zu einem der wichtigsten Produktionsmittel in der Branche entwickelt.
Festkörperlaser finden beispielsweise bei der Herstellung von Leiterplatten (PCB/FPC) ein breites Anwendungsspektrum, etwa beim Schneiden, Bohrenund Markierung. Nanosekunden-Festkörperlaser mit niedriger bis mittlerer Leistung können für die Leiterplattenbeschriftung verwendet werden, während Nanosekunden-Festkörperlaser mit mittlerer bis hoher Leistung eingesetzt werden können, Pikosekundeund Femtosekundenlaser können zum Schneiden, Bohren und PI-Filmschneiden von PCB/FPC-Platten verwendet werden.
Neben Leiterplatten wird die Lasermikrobearbeitung auch zum Schneiden, Markieren, Bohren, Mikroschweißen und in anderen Bereichen eingesetzt, in denen es um spröde Werkstoffe und Metallmaterialien geht.
Der 3D-Druck ist eine Art Rapid-Prototyping-Technologie, bei der Objekte Schicht für Schicht aus bindungsfähigen Materialien wie Metallpulver, Kunststoff und flüssigem lichtempfindlichem Harz auf der Grundlage einer digitalen Modelldatei aufgebaut werden.
Im Bereich der Aushärtung von flüssigen lichtempfindlichen Harzen sind Festkörperlaser die bevorzugte Wahl in der Industrie. Der Ultraviolett (UV)-Laser des Emittenten mit geringer Leistung im Nanosekundenbereich wird in diesem Bereich häufig eingesetzt.
Festkörperlaser werden in großem Umfang in Schlüsselprozessen wie dem Schneiden und präzisen Ritzen von Solarzellen und Siliziumwafern sowie dem Markieren, Schneiden und Schweißen von Lithiumbatteriematerialien eingesetzt.
Die Produkte des Emittenten können beispielsweise im Bereich der photovoltaischen Solarenergie eingesetzt werden, wo Hochleistungs-Nanosekunden-Festkörperlaser und Pikosekundenlaser zum Schneiden und präzisen Ritzen von Solarzellen und Siliziumwafern verwendet werden können, und Nanosekunden-UV-Laser mit geringer Leistung können für Nuten dieser Materialien.
Im Bereich der neuen Energiefahrzeuge können Nanosekunden-Festkörperlaser mit geringer Leistung und Pikosekundenlaser zur Markierung der Hülle von Lithiumbatterien eingesetzt werden, während Nanosekunden-Festkörperlaser, Pikosekunden- und Femtosekundenlaser mit mittlerer bis hoher Leistung zum präzisen Schneiden und Schweißen von Batteriematerialien verwendet werden können.
2019 gilt als das "erste Jahr" der Kommerzialisierung der 5G-Technologie. Die schrittweise Kommerzialisierung der 5G-Technologie wird der mikroverarbeitenden Laserindustrie eine Vielzahl von Möglichkeiten bieten.
5G-Netze zeichnen sich durch hohe Geschwindigkeit und geringe Latenzzeiten aus, was leistungsstarke Verbindungshalbleiter erfordert. Die Materialien und Herstellungsverfahren von Mobiltelefonen müssen sich ändern, um sich an die 5G-Technologie anzupassen, und die Laserbearbeitungstechnologie wird bei vielen Aspekten der Mobiltelefonproduktion eine entscheidende Rolle spielen.
Lasermarkierung, Schweißen, Schneiden, Bohren, Ätzen und Direktformung sind in den verschiedenen Produktionsstufen der Mobiltelefonherstellung weit verbreitet. Die Mikrobearbeitungslasertechnologie wird für die Herstellung von 5G-Mobiltelefonen von großer Bedeutung sein.
Laut Canalys wird die weltweite Auslieferung von 5G-Mobiltelefonen in den nächsten fünf Jahren voraussichtlich etwa 1,9 Milliarden erreichen, wovon die Laser-Mikroverarbeitungsindustrie, vertreten durch die Festkörperlasertechnologie, stark profitieren wird.
Da der Bau von 5G-Basisstationen in eine intensive Bauphase eintritt, wird außerdem die Nachfrage nach Leiterplatten (PCB/FPC) mit höherer Verarbeitungsgenauigkeit als wichtigste elektronische Materialien schnell wachsen.
Faserlaser bieten überlegene mehrdimensionale Bearbeitungsmöglichkeiten und flexible räumliche Manipulation durch nahtlose Faserintegration. Dieses fortschrittliche Design vereinfacht die mechanische Komplexität, rationalisiert die Produktionsprozesse und verbessert die Standardisierung im gesamten Fertigungsprozess.
Durch kontinuierliche technologische Fortschritte haben Faserlaser eine bemerkenswerte Energieeffizienz erreicht. Durch die Optimierung von Laserparametern und Zubehörkonfigurationen liefern sie eine hohe Leistung bei minimalem Stromverbrauch. Diese Effizienz in Verbindung mit ihrer Fähigkeit, hochintensive Bearbeitungen durchzuführen, verbessert den Produktionsdurchsatz und die betriebliche Effizienz erheblich.
Faserlaser weisen außergewöhnliche Wärmemanagement-Eigenschaften auf, die sich durch schnelle Wärmeableitung und robuste Haltbarkeit auszeichnen. Diese thermische Stabilität gewährleistet eine gleichbleibende Leistung bei längerem Betrieb, selbst in anspruchsvollen industriellen Umgebungen. Die überragende Strahlqualität und -stabilität von Faserlasern trägt auch zu einer höheren Präzision beim Schneiden, Schweißen und Markieren bei.
Darüber hinaus bieten Faserlaser eine unvergleichliche Flexibilität bei der Strahlübertragung. Die Fähigkeit, Laserleistung über große Entfernungen durch flexible Fasern zu übertragen, ermöglicht komplexe Systemintegrationen und Fernbearbeitungsmöglichkeiten und erweitert den Anwendungsbereich laserbasierter Fertigungslösungen.
Als Gründer von MachineMFG habe ich mehr als ein Jahrzehnt meiner Karriere der metallverarbeitenden Industrie gewidmet. Meine umfangreiche Erfahrung hat es mir ermöglicht, ein Experte auf den Gebieten der Blechverarbeitung, der maschinellen Bearbeitung, des Maschinenbaus und der Werkzeugmaschinen für Metalle zu werden. Ich denke, lese und schreibe ständig über diese Themen und bin stets bestrebt, in meinem Bereich an vorderster Front zu bleiben. Lassen Sie mein Wissen und meine Erfahrung zu einem Gewinn für Ihr Unternehmen werden.
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