تحليل الوضع الصناعي والمشهد التنافسي للحام بالليزر

يشير اللحام بالليزر إلى طريقة معالجة تستخدم الطاقة العالية لليزر لربط المعادن أو المواد البلاستيكية الحرارية الأخرى. وبحسب مبادئ العمل المختلفة وتكييفها مع سيناريوهات المعالجة المتنوعة، يمكن تقسيم اللحام بالليزر إلى خمسة أنواع: اللحام بالتوصيل الحراري، واللحام العميق، واللحام الهجين، واللحام بالنحاس، واللحام بالتوصيل الحراري.

يُعدّ اللحام بالليزر أسلوبًا جديدًا للحام، ويتميز، مقارنةً بأساليب اللحام التقليدية الأخرى، بقدرته على الاختراق العميق، وسرعته العالية، وتشوهه الطفيف، ومتطلباته البيئية المنخفضة، وكثافة طاقته العالية، وعدم تأثره بالمجالات المغناطيسية. كما أنه لا يقتصر على المواد الموصلة، ولا يتطلب ظروف تشغيل فراغية، ولا يُنتج أشعة سينية أثناء عملية اللحام. ويُستخدم على نطاق واسع في مجال التصنيع الدقيق عالي التقنية.

تحليل مجالات تطبيق اللحام بالليزر

تتميز عملية اللحام بالليزر بدقة عالية، ونظافة، ومراعاة للبيئة، وإمكانية معالجة أنواع مختلفة من المواد، وكفاءة عالية، ولها تطبيقات واسعة النطاق. ويُستخدم اللحام بالليزر حاليًا على نطاق واسع في بطاريات الطاقة، والسيارات، والإلكترونيات الاستهلاكية، والاتصالات الضوئية، وغيرها من المجالات.

(1) بطارية الطاقة

تتعدد عمليات تصنيع بطاريات الليثيوم أيون أو حزم البطاريات، ومنها لحام صمامات مقاومة للانفجار، ولحام الألواح، ولحام أقطاب البطارية، ولحام غلاف البطارية، ولحام الوحدات والحزم. يُعدّ اللحام بالليزر من أفضل العمليات في هذا المجال، فهو يُحسّن كفاءة اللحام وإحكام صمامات البطارية المقاومة للانفجار، كما يُتيح تصغير حجم نقطة اللحام بفضل جودة شعاعه العالية، مما يجعله مناسبًا لشرائط الألومنيوم والنحاس عالية الانعكاسية وأقطاب البطاريات ذات النطاق الضيق. يتميز لحام الشرائط بمزايا فريدة.

(2) سيارة

يشمل تطبيق اللحام بالليزر في عملية تصنيع السيارات بشكل أساسي ثلاثة أنواع: اللحام المخصص بالليزر للألواح ذات السماكة غير المتساوية؛ واللحام التجميعي بالليزر لهياكل السيارات وتجميعاتها الفرعية؛ واللحام بالليزر لأجزاء السيارات.

تُستخدم تقنية اللحام بالليزر في تصميم وتصنيع هياكل السيارات. فبناءً على متطلبات التصميم والأداء المختلفة لهيكل السيارة، يتم توصيل ألواح ذات سماكات ومواد مختلفة، أو ذات أداء متماثل أو مختلف، لتشكيل هيكل متكامل باستخدام تقنية القطع والتجميع بالليزر، ثم تُختم لتكوين جزء الهيكل. وتُستخدم حاليًا الألواح الملحومة بالليزر على نطاق واسع في أجزاء مختلفة من هيكل السيارة، مثل ألواح تقوية صندوق الأمتعة، واللوحة الداخلية لصندوق الأمتعة، ودعامات ممتص الصدمات، وأغطية العجلات الخلفية، واللوحات الداخلية للجدران الجانبية، واللوحات الداخلية للأبواب، والأرضية الأمامية، والعوارض الطولية الأمامية، والمصدات، والعوارض العرضية، وأغطية العجلات، ووصلات العمود B، والأعمدة المركزية، وغيرها.

تنقسم عملية لحام هيكل السيارة بالليزر بشكل أساسي إلى لحام التجميع، ولحام الجدران الجانبية والغطاء العلوي، واللحام اللاحق. يُسهم استخدام اللحام بالليزر في صناعة السيارات في تقليل وزن السيارة، وتحسين أدائها، وخفض استهلاك الوقود؛ كما يُحسّن من جودة المنتج وجودته، ويُعزز التطور التكنولوجي.

يتميز استخدام اللحام بالليزر في صناعة قطع غيار السيارات بمزايا عديدة، منها انعدام التشوه تقريبًا في منطقة اللحام، وسرعة اللحام العالية، وعدم الحاجة إلى معالجة حرارية لاحقة. ويُستخدم اللحام بالليزر حاليًا على نطاق واسع في تصنيع قطع غيار السيارات، مثل تروس ناقل الحركة، ورافعات الصمامات، ومفصلات الأبواب، وأعمدة الدوران، وأعمدة التوجيه، وأنابيب عادم المحرك، والقوابض، ومحاور الشواحن التوربينية، والهياكل.

(3) صناعة الإلكترونيات الدقيقة

في السنوات الأخيرة، ومع تطور صناعة الإلكترونيات نحو التصغير، تقلص حجم المكونات الإلكترونية المختلفة بشكل متزايد، وبرزت تدريجيًا عيوب طرق اللحام التقليدية. فقد تتعرض المكونات للتلف، أو لا يرقى اللحام إلى المستوى المطلوب. في هذا السياق، انتشر استخدام اللحام بالليزر على نطاق واسع في مجال معالجة الإلكترونيات الدقيقة، مثل تغليف أجهزة الاستشعار، والإلكترونيات المتكاملة، وبطاريات الأزرار، وذلك بفضل مزاياه كالاختراق العميق، والسرعة العالية، والتشوه الطفيف.

3. حالة تطور سوق اللحام بالليزر

(1) لا يزال معدل اختراق السوق بحاجة إلى تحسين

بالمقارنة مع تقنيات التصنيع التقليدية، تتمتع تقنية اللحام بالليزر بمزايا كبيرة، إلا أنها لا تزال تعاني من ضعف انتشارها في الصناعات التحويلية. ونظرًا لأن شركات التصنيع التقليدية اعتمدت في وقت مبكر على خطوط الإنتاج والمعدات الميكانيكية التقليدية، ولأنها تلعب دورًا محوريًا في عملياتها الإنتاجية، فإن استبدال خطوط إنتاج اللحام بالليزر الأكثر تطورًا يتطلب استثمارات رأسمالية ضخمة، مما يمثل تحديًا كبيرًا للمصنعين. لذا، تتركز معدات المعالجة بالليزر حاليًا في قطاعات صناعية رئيسية ذات طلب قوي على الطاقة الإنتاجية وتوسع ملحوظ في الإنتاج. ولا تزال هناك حاجة إلى تحفيز أكثر فعالية لتلبية احتياجات الصناعات الأخرى.

(2) نمو مطرد في حجم السوق

تُشكّل عمليات اللحام والقطع والتعليم بالليزر معًا "الثلاثية" في مجال ميكانيكا الليزر. في السنوات الأخيرة، وبفضل التقدم التكنولوجي وانخفاض أسعار الليزر، ازداد الطلب على معدات اللحام بالليزر في مجالاتٍ عديدة، منها مركبات الطاقة الجديدة، وبطاريات الليثيوم، وشاشات العرض، والإلكترونيات الاستهلاكية للهواتف المحمولة. وقد ساهم النمو السريع في إيرادات سوق اللحام بالليزر في تعزيز النمو السريع لسوق معدات اللحام بالليزر في السوق المحلية.

حجم سوق اللحام بالليزر في الصين ومعدل نموه خلال الفترة 2014-2020

(3) السوق مجزأ نسبياً، ولم يستقر المشهد التنافسي بعد.

من منظور سوق اللحام بالليزر ككل، ونظراً لطبيعة شركات التصنيع المنفصلة الإقليمية والمتخصصة في المراحل اللاحقة من سلسلة التوريد، يصعب على سوق اللحام بالليزر في قطاع التصنيع تشكيل نمط تنافسي مركز نسبياً، مما يجعل السوق ككل مجزأً نسبياً. يوجد حالياً أكثر من 300 شركة محلية تعمل في مجال اللحام بالليزر، ومن أبرزها شركة هانز ليزر وشركة هواغونغ للتكنولوجيا.

4. توقعات اتجاهات تطوير اللحام بالليزر

(1) من المتوقع أن يدخل مسار أنظمة اللحام بالليزر المحمولة باليد فترة نمو سريع

بفضل الانخفاض الحاد في تكلفة ليزرات الألياف، والنضج التدريجي لتقنية نقل الألياف وتقنية رؤوس اللحام المحمولة، أصبحت أنظمة اللحام بالليزر المحمولة شائعةً بشكل متزايد في السنوات الأخيرة. وقد شحنت بعض الشركات 200 وحدة إلى تايوان، بينما تستطيع بعض الشركات الصغيرة شحن 20 وحدة شهريًا. وفي الوقت نفسه، أطلقت شركات رائدة في مجال الليزر، مثل IPG وHan's وRaycus، منتجات ليزر محمولة مماثلة.

بالمقارنة مع لحام الأرجون التقليدي، يتميز لحام الليزر المحمول بمزايا واضحة من حيث جودة اللحام، وسهولة التشغيل، وحماية البيئة والسلامة، وانخفاض تكلفة الاستخدام في مجالات اللحام غير التقليدية كالأجهزة المنزلية والخزائن والمصاعد. فعلى سبيل المثال، يُعدّ مشغلو لحام الأرجون من ذوي الاحتياجات الخاصة في بلدي، ويشترط حصولهم على شهادة لممارسة هذه المهنة. حاليًا، لا تقل تكلفة العمالة السنوية لماكينة لحام متطورة في السوق عن 80,000 يوان، بينما لا تتجاوز تكلفة العمالة السنوية لمشغلي لحام الليزر المحمول 50,000 يوان. وإذا كانت كفاءة لحام الليزر المحمول ضعف كفاءة لحام الأرجون، فسيتم توفير 110,000 يوان من تكلفة العمالة. إضافةً إلى ذلك، يتطلب لحام الأرجون عادةً تلميعًا بعد اللحام، بينما لا يتطلب لحام الليزر المحمول تلميعًا يُذكر، أو يتطلب تلميعًا طفيفًا فقط، مما يوفر جزءًا من تكلفة عمال التلميع. وبشكل عام، تبلغ فترة استرداد الاستثمار في معدات لحام الليزر المحمول حوالي عام واحد. مع الاستهلاك الحالي لعشرات الملايين من لحام القوس الأرجون في البلاد، فإن مجال الاستبدال للحام الليزري المحمول كبير للغاية، مما سيجعل من المتوقع أن يشهد نظام اللحام الليزري المحمول فترة من النمو السريع.

مزايا نظام اللحام بالليزر المحمول باليد

(2) يستمر مجال التطبيق في التوسع، ويُبشّر اللحام بالليزر بفرص تطوير جديدة

تُعدّ تقنية اللحام بالليزر نوعًا جديدًا من تقنيات المعالجة التي تستخدم طاقة موجهة للمعالجة دون تلامس. وهي تختلف اختلافًا جوهريًا عن طرق اللحام التقليدية. ويمكن دمجها مع العديد من التقنيات الأخرى، مما يُسهم في ظهور تقنيات وصناعات جديدة قادرة على استبدال اللحام التقليدي في مجالات أوسع.

مع التطور السريع لتكنولوجيا المعلومات الاجتماعية، تشهد صناعات الإلكترونيات الدقيقة المرتبطة بتكنولوجيا المعلومات، بالإضافة إلى صناعات الحوسبة والاتصالات والإلكترونيات الاستهلاكية وغيرها، ازدهارًا ملحوظًا، وتتجه هذه الصناعات نحو تصغير ودمج المكونات بشكل مستمر. وفي ظل هذه الظروف، يُعدّ تحقيق إعداد وتوصيل وتغليف المكونات الدقيقة، وضمان دقة وموثوقية المنتجات، من التحديات الملحة التي تتطلب حلولًا عاجلة. ونتيجةً لذلك، أصبحت تقنية اللحام عالية الكفاءة والدقة والضرر جزءًا لا يتجزأ من دعم تطوير التصنيع المتقدم المعاصر. في السنوات الأخيرة، ازداد استخدام اللحام بالليزر تدريجيًا في مجالات التصنيع الدقيق، مثل بطاريات الطاقة والسيارات والإلكترونيات الاستهلاكية، فضلًا عن مجالات التكنولوجيا المتقدمة ذات البنية المعقدة، مثل محركات الطائرات والصواريخ ومحركات السيارات. وقد فتحت معدات اللحام بالليزر آفاقًا جديدة للتطوير.