Зростаючий рівень автоматизації та нові застосування в даний час формують промислову лазерну техніку. Особливо в мікроелектроніці, енергетиці, авіації та медичній техніці потужні лазери та фотонні технології відкривають нові перспективи для зростання. Які розробки хвилюють галузь, обговорювалося в квітні на AKL'26 – Міжнародному конгресі лазерних технологій в Аахені. AKL вже протягом 30 років є платформою, на якій користувачі, виробники та розробники обмінюються інформацією про актуальний стан та останні тенденції в промисловій лазерній техніці.
Скромне зростання на ринку лазерів
Технологічний бізнес-день традиційно відкриває конгрес кількома доповідями про ринкову ситуацію. При зростанні з 14,5 мільярдів доларів США (2024) до понад 15,5 мільярдів доларів США (2025) доктор Тьєррі Робін (TEMATYS) відзначає помірне зростання на ринку лазерів. Зі зростанням на 4 відсотки на глобальному ринку систем обробки лазерних матеріалів доктор Стефан Руппік (Coherent) з правління Спілки лазерів і лазерних систем для обробки матеріалів у VDMA бачить дуже схожу тенденцію. Доктор Генріккі Пантсар (тоді ще TRUMPF) зазначив, що в США інвестиції автомобільних виробників впали. Альтернативно, високі витрати на нові дата-центри обіцяють зростання доходів для виробників лазерів.
З нетерпінням очікували виступу доктора Бо Гу (BOS Photonics) про китайський ринок лазерів. Там все ще спостерігається стабільне зростання, що також видно на місцевих виставках: LASER Shanghai, за словами Гу, у березні досягла нових рекордів з 1,500 учасниками та 58,000 відвідувачами. На китайському ринку систем обробки лазерних матеріалів він прогнозує зростання на 6-7 відсотків у 2025 та 2026 роках. Ринок волоконних лазерів зріс на 9,8 відсотка, а лазери з ультракороткими імпульсами (UKP) навіть на 14,7 відсотка.
Однак дані про частку ринку китайських виробників на їхньому внутрішньому ринку викликають занепокоєння: у лазерах потужністю від 3 до 6 кВт вона становить 98 відсотків, а при потужності понад 10 кВт - близько 80 відсотків. Таким чином, китайський лазерний ринок міцно контролюється місцевими виробниками.
Фотоніка як перехресна технологія
Коли обсяг продажів лазерних верстатів зазвичай оцінюється в межах від 10 до 20 мільярдів євро, ринок продуктів, що реалізуються за допомогою лазера, становить трильйони. Жоден смартфон, жоден комп'ютерний чіп і майже жоден автомобіль сьогодні не виготовляються без використання лазерних технологій. Фотоніка є перехресною технологією, яка за допомогою лазерів, оптичних компонентів і складних процесів забезпечує прогрес у цих сферах.
У сесії Герарда Херцигера на AKL'26 під заголовком «Нові перспективи для лазерів у науці та промисловості» обговорювалися тенденції в застосуванні фотонних технологій. Тревор Несс (IPG Photonics) висловив чітке бачення: «Лазер буде інтегрованим, масштабованим і розумним». Роботи з лазерами досягнуть значних приростів продуктивності та працюватимуть там, де люди не можуть.
Фотонні компоненти та технології для цього сьогодні розробляються. Вони стають більш цифровими та пропонують все вищі потужності. «Середня потужність УКП-лазерів», говорить доктор Йохен Столленверк, виконуючий обов'язки керівника Fraunhofer ILT в Ахені, «перевищує з розробками у Fraunhofer Cluster of Excellence Advanced Photon Sources – CAPS двозначний кіловатний (кВт) діапазон». У випадку лазерів безперервного випромінювання це вже понад 100 кВт, як повідомляли представники різних компаній.
Погляд за межі цих кордонів кинув професор Константин Хефнер, голова правління Fraunhofer з досліджень та трансферу. Його тема - це термоядерні електростанції та те, як їх можна реалізувати в Німеччині. Вони також суттєво змінять ринок лазерів: вже вартість лазерних діодів для кількох термоядерних електростанцій перевищує обсяги нинішнього лазерного ринку, зазначив Хефнер. Це в першу чергу означає, що в майбутньому витрати на компоненти повинні значно знизитися.
Лазер у енергетичному секторі
З планом дій Fusion німецький уряд оголосив не лише про більше ніж два мільярди євро для досліджень у сфері термоядерної енергії, але й закріпив намір побудувати в Німеччині першу у світі термоядерну електростанцію. У своєму пленарному виступі Константин Гефнер звернув увагу на значення нових термоядерних екосистем для майбутнього термоядерних досліджень у Німеччині: об'єднання національних компетенцій від науки до промисловості для досягнення спільної мети.
Складні технологічні виклики пропонують величезний потенціал для освоєння спін-оф ринків та зростання на ринку фотоніки - від промислових сухих процесів до космічних застосувань і оборонного сектору.
Тема дослідження фузії була відповідно поглиблена на цілу сесію на AKL'26. Зокрема, професор Маркус Рот (ТУ Дармштадт, Focused Energy) представив свої плани щодо лазерної фузійної установки на місці Бібліс.
«Звичайні» лазери високої потужності вже сьогодні присутні в будівництві електростанцій: «Енергетичний сектор є одним з перших напрямків використання лазерних систем потужністю понад 50 кВт», констатує доктор Олександр Оловінський, керівник відділу з'єднання та розділення в Fraunhofer ILT. З такими лазерними потужностями можна розрізати товсті сталеві стіни під час демонтажу атомних електростанцій або також різати двері в вітрових установках. Так само можна зварювати нові контейнери зі стінами завтовшки в десятки сантиметрів.
Відвідувачі конгресу змогли ознайомитися з 50 кВт-системою в рамках заходу «Лазерні технології вживу» 23 квітня 2026 року в Fraunhofer ILT, найбільшому науково-дослідному парку лазерних установок в Європі.
Автомобільна техніка на шляху до автономного виробництва
Виробництво автомобілів сьогодні є високоструктурованим і автоматизованим. Лазери як цифрові інструменти повністю реалізують свої переваги. У своїй доповіді «Виробництво акумуляторів наступного покоління та виклики для лазерної технології» доктор Андреас Рус (Bosch Manufacturing Solutions) продемонстрував, що сьогодні можливо. У порівнянні з 2015 роком як розміри акумуляторів, так і розміри машин збільшилися в кілька разів. Одночасно машини стають все більш інтелектуальними. При цьому виробнича лінія з'єднана, використовує цифрові двійники і може автономно приймати рішення на основі симуляцій.
У Маркуса Харкe (Volkswagen) можна було побачити, як німецький процес буквально змінює світ. З використанням технології «високошвидкісного лазерного наплавлення», розробленої в Інституті Фраунгофера ILT, там виготовляють гальмівні диски, які виробляють на 90 відсотків менше дрібнодисперсного пилу. Це не лише зберігає навколишнє середовище, але й відповідає нормі Euro-7. І це дозволяє здійснювати в основному автоматизоване виробництво, яке зараз починає свій тріумфальний шлях по світу. «При таких великих обсягах лазер більше не є основним фактором витрат», - коментує доктор Томас Шопфховен, керівник відділу лазерного наплавлення в Інституті Фраунгофера ILT. «Це, перш за все, витрати на матеріали для додаткових компонентів».
Лазери в авіації економлять витрати та викиди.
До 3 відсотків економії пального для літаків – це обіцяє акула шкіра компанії 4Jet GmbH з Альсдорфа поблизу Аахена. Технологія, нагороджена «Innovation Award Laser Technology 2026», дозволяє здійснювати великомасштабну мікрообробку за допомогою CO2 лазера. Вона використовує інтерференційні структури для обробки, завдяки чому можна одночасно створити понад 1 000 «риблетів». Таким чином, на великих площах вносяться мікроструктури, які зменшують аеродинамічний опір. Компанія вже має в експлуатації понад 800 систем, які використовуються в авіації, напівпровідниковій та сонячній галузях.
Окрім того, багато лазерних процесів, зокрема лазерне наплавлення, вже впроваджені на практиці. Компанії, такі як Rolls Royce, успішно використовують ці методи для ремонту двигунів і постійно їх вдосконалюють.
24/7 використання лазерів у мікроелектроніці
На початку лазер був рішенням у пошуках проблеми. Сьогодні лазерні технології в найрізноманітніших варіантах беруть участь у виробництві електронних споживчих товарів у найбільших обсягах. У виробництві дисплеїв це очевидно, як можна було побачити у виступі Олівера Гаупта (Coherent) про перспективи використання лазерів у мікро-LED. У мікроелектроніці вже намічається наступний прорив.
Доктор Крістіан Бухнер (група SCHMID) у своїй доповіді продемонстрував, що скляні субстрати можуть стати рішенням для проблеми зростаючих швидкостей передачі даних між процесорами та високошвидкісними пам'ятями (HBM). Скло є міцним, дешевим і вже впровадженим у напівпровідникових процесах. Завдяки лазерно-індукованому травленню (Selective Laser-induced Etching, SLE) тепер можна точно свердлити отвори в прозорих матеріалах, таких як скло (Through-glass-vias). Промисловий процес забезпечує відмінну якість поверхні та великі співвідношення сторін.
«Ще одна тенденція в мікроелектроніці — це формування променя», — пояснює доктор Деніс Хасслер, керівник відділу поверхневої технології та формоутворення в Fraunhofer ILT. «Як спеціальні форми променя, такі як у променях Бесселя, так і мультипроміньові системи все більше використовуються в промисловості». Останні дозволяють паралельне використання, особливо ультракоротких лазерних імпульсів.
Лазери в медичній техніці забезпечують більшу безпеку для пацієнтів.
Від діагностики до терапії оптичні технології стали невід'ємною частиною клінічної практики. Конкретна користь, яку представив професор Крістіан Блюме, нейрохірург в Університетській клініці Аахена, вражає. Він продемонстрував на прикладі складних операцій на хребті, як за останні роки відсоток успішності зріс з 40 відсотків (операція без допоміжних засобів) до 99,5 відсотків. Проривом стало інтраопераційне комп'ютерне томографування. Наступний крок до більшої безпеки обіцяє проект SaveCut. Тут експерти Fraunhofer ILT спільно з ним розробляють роботизовано асистоване лазерне остеотом для мінімально інвазивної хірургії на хребті.
Схожі значні досягнення відбуваються в імплантології. Адитивні лазерні технології вже деякий час використовуються для виготовлення індивідуальних форм імплантатів. Франк Рейнauer (KLS Martin) у своїй доповіді продемонстрував, як цифрові робочі процеси роблять пацієнтське рішення з вибірковим лазерним плавленням ще ефективнішим. Таким чином, за один прохід виготовляється від 5 до 15 імплантатів. Нові розсмоктувальні матеріали, такі як магнієві сплави або поліетилен, сприяють росту кісткової тканини. Імплантат поступово розчиняється в цих місцях.
Куди йдеш, квантова технологіє?
«Ми отримали чудовий огляд деяких з найперспективніших платформ для масштабованих квантових комп'ютерів – представлених провідними компаніями та науковими установами з Німеччини та Європи», підсумовує свої враження від першого дня конференції AKL’26 доктор Бернд Юнгблут.
В центрі уваги були, насамперед, актуальні досягнення в різних апаратних платформах для квантових комп'ютерів – зокрема, на основі нейтральних атомів у planqc. Професорка Стефані Вехнер (Квантовий Інтернет Альянс) також надала огляд поточного стану квантового інтернету та окреслила перші короткострокові перспективи застосування, наприклад, у сфері координації розподілених систем. У довгостроковій перспективі також зросте значення мережевої взаємодії квантових комп'ютерів.
Фотонні інтерфейси вважаються ключовою технологією, оскільки вони дозволяють передавати квантову інформацію через волоконно-оптичні мережі та з'єднувати різні квантові платформи.
Штучний інтелект робить лазери швидшими, гнучкішими та автономнішими.
Останній виступ конференції був водночас одним із найцікавіших: професор Карло Холлі (Університет RWTH Ахен та Fraunhofer ILT) говорив про «Інновації, керовані штучним інтелектом, у фотоніці». Ця тема вже охоплює всі етапи ланцюга постачання, від проєктування оптичних компонентів до забезпечення якості та моделювання складних процесів на цифрових двійниках.
До новин з його досліджень належать досягнення в галузі самоконтрольного навчання, що зменшує час, необхідний для навчання ШІ в контролі якості, з тижнів до хвилин. Цікавою була також нова оптика, згенерована ШІ, де будь-які профілі променів можуть змінюватися в процесі без механічних компонентів.
В кінці він бачить, як ШІ проникає в усі сфери лазерних технологій. Від планування до контролю процесів, де лише ШІ може обробити потік даних, до автономного управління. Самонавчальна машина приходить, як і автономні лабораторії та фабрики. Технології для цього розробляються в Ахені.
Наступний Міжнародний конгрес лазерних технологій AKL відбудеться з 3 по 5 травня 2028 року в Аахені.
Контакт:
