Laserteollisuus Tieteen populaaritiede

I. Johdatus laserteollisuuteen

Edistyneen tuottavuuden edustajana laserteknologia on kokenut huomattavaa kehitystä viimeisen vuosikymmenen aikana – Kiinan laserteollisuus on kasvanut nuoresta sektorista merkittäväksi toimijaksi kiinalaisten yritysten laajentuessa nopeasti. Seuraavaa vuosikymmentä ajatellen Kiinan laserteollisuus on valmiina siirtymään "laajamittaisesta" "korkealaatuiseen" kehitykseen.

1900-luvulta lähtien laseria on pidetty yhtenä ihmiskunnan suurimmista keksinnöistä atomienergian, tietokoneiden ja puolijohteiden jälkeen. Se tunnetaan nimellä "terävin veitsen", "tarkimman viivoittimen", "kirkkaimman valon" ja "poikkeuksellisen laserin" ja on mullistanut modernin teknologian.

II. Lasereiden kehityshistoria

Jo vuonna 1916 Albert Einstein kuvasi atomien stimuloidun ja spontaanin emission välisen suhteen, mikä herätti spekulaatioita lasereiden käytöstä valon vahvistamiseen. Vuonna 1958 amerikkalaiset tiedemiehet esittivät laserperiaatteen, joka perustui havaintoon, että neonlampulla säteilytetty harvinaisten maametallien kide lähettää voimakasta, erittäin fokusoitua valoa. Tämä periaate toteaa, että kun aine virittyy sen luontaista molekyylivärähtelytaajuutta vastaavalla energialla, se tuottaa tätä ei-hajaantuvaa voimakasta valoa – laseria.

Vuonna 1960 amerikkalainen tiedemies Theodore kehitti maailman ensimmäisen laserin (aallonpituus: 0,6943 mikronia) virittämällä rubiinikiteen voimakkaalla salamavalolla. Tämä virstanpylväs merkitsi laserin siirtymistä teoreettisesta tieteestä kokeelliseen fysiikkaan. Myöhemmin laserteknologia kehittyi nopeasti useilla rintamilla siirtyen kokeellisesta vaiheesta käytännön sovelluksiin ja saavuttaen laajan tunnustuksen yhtenä 1900-luvun merkittävimmistä keksinnöistä.

Nykyään laserteknologiasta johdetuista laserkäsittelylaitteista on tullut välttämätön työkalu päivittäisessä teollisessa tuotannossa, ja ne kattavat muun muassa sotilasteollisuuden, ilmailu- ja avaruusteollisuuden, autoteollisuuden, terveydenhuollon, elektroniikan valmistuksen ja aurinkosähkön tuotannon.

Ajan myötä ihmisen tekemä lasertutkimus on jatkuvasti rikkonut rajoja ja saavuttanut merkittäviä tuloksia. Eri aallonpituusalueilla toimivien lasereiden – kuten kuitulasereiden, CO₂-lasereiden, vihreiden lasereiden, sinisten lasereiden, ultraviolettilasereiden (UV), syvän ultravioletin (DUV) ja röntgenlasereiden – kehitys on tarjonnut vahvaa tukea erilaisille kaupallisille, lääketieteellisille ja teollisille sovelluksille. Laseraallonpituuksien kehittymisen rinnalla lasersovellusten innovaatiot, kuten laserleikkaus, laserhitsaus, lasermerkintä, laserpinnoitus, laserporaus ja laseretsaus, ovat kukoistaneet.

Jatkuvan teknologisen kehityksen myötä laserkäsittelylaitteista on tullut yhä käytännöllisempiä ja laajemmin käytettyjä. Lasereilla valmistetut tai käsiteltävät tuotteet ovat integroituneet ihmisten jokapäiväiseen elämään ja niistä on tullut tiiviisti sidoksissa päivittäisiin rutiineihimme.

III. Laserteollisuuden ketjun yleiskatsaus

Laserteollisuuden ketju koostuu kolmesta ydinosasta:

Ylävirta: Materiaalit ja komponentit, mukaan lukien optisten, mekaanisten, elektronisten ohjaus- ja pneumaattisten osien valmistus laserkäsittelylaitteille sekä niihin liittyvien ohjausalustojen ja ohjelmistojärjestelmien tutkimus ja kehitys.
Midstream: Laserkäsittelylaitteiden valmistus (teollisuusketjun ydinosa).
Alavirta: Sovellusteollisuudenalat, joihin kuuluvat autoteollisuus, terästeollisuus, laivanrakennus, ilmailu- ja avaruusteollisuus, kulutuselektroniikka, edistyneet materiaalit, puolijohdeteollisuus, koneenrakennus, lääketieteellinen estetiikka ja elektroniikkateollisuus – joissa laserkäsittelyteknologioita käytetään laajasti.

IV. Kiinan lasermarkkinat

Laserteollisuus: Kiinalaisten yritysten markkinaosuuden odotetaan kasvavan edelleen

Kiinan kestävän talouskasvun ja valmistussektorin kehityksen vetämänä vahvistunut taloudellinen perusta lisää väistämättä laservalmistuksen markkinoiden kysyntää ja luo suotuisat olosuhteet alan teknologiselle innovaatiolle. Tulevaisuudessa Kiinan laserlaiteteollisuudella on laaja markkinakehityspotentiaali.

Tehokkaiden leikkaus-/hitsauslaitteiden, mikroelektronisen prosessoinnin ja anturitekniikan kysynnän kasvaessa teollisuuslaserlaitteiden kysynnän odotetaan kasvavan tasaisesti. Tällä hetkellä materiaalinkäsittelysektorin markkinakysyntä kasvaa nopeasti, kun taas laserjärjestelmien käyttöaste on edelleen suhteellisen alhainen. Laserprosessointiteknologian kypsyessä ja kustannustehokkuuden parantuessa teollisuuslaserlaitteiden kysynnän näkymät ovat erittäin lupaavat.